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ACEITEDEORUJODEOLIVAREFINADO.
NUEVAMATERIAPRIMAPARA
FORMULACIONESDERMATOLÓGICAS
TesisDoctoralrealizadapor:
CarlaAndreaSánchezGutiérrez
Sevilla,2017
FACULTADDEFARMACIA
DEPARTAMENTODEFARMACIAYTECNOLOGÍAFARMACÉUTICA
ii
iii
MemoriapresentadaporDoñaCarlaAndreaSánchezGutiérrez
paraoptaralGradodeDoctorenFarmaciaporlaUniversidadde
Sevilla.
Fdo.:CarlaAndreaSánchezGutiérrez
VºBºLasdirectorasdelaTesisDoctoral
Fdo.:Prof.Dra.MªJesúsLuceroMuñozFdo.:Dra.MªVictoriaRuizMéndez
Prof.TitularCientíficaTitular
FacultaddeFarmaciaInstitutodelaGrasa.CSIC
UniversidaddeSevilla
FACULTADDEFARMACIA
DEPARTAMENTODEFARMACIAYTECNOLOGÍAFARMACÉUTICA
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v
MARIAJESÚSLUCEROMUÑOZ,ProfesoraTitulardelaFacultadde
Farmacia de la Universidad de Sevilla, yMARÍA VICTORIA RUIZ
MÉNDEZ,CientíficaTitulardelConsejoSuperiordeInvestigaciones
Científicas(CSIC)deSevilla
CERTIFICAN:
QuelamemoriaparaoptaralgradodeDoctor,realizadaporla
Licenciada Dña. Carla Andrea Sánchez Gutiérrez, cuyo título es
“Aceite de orujo de oliva refinado. Nueva materia prima para
formulaciones dermatológicas”, ha sido realizada bajo nuestra
dirección y, reúne los requisitos necesarios para su defensa y
calificación.
Paraque conste firmamoselpresenteenSevilla, a marzode
dosmildiecisiete.
MªJesúsLuceroMuñoz MªVictoriaRuizMéndez
FACULTADDEFARMACIA
DEPARTAMENTODEFARMACIAYTECNOLOGÍAFARMACÉUTICA
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vii
Dª María Luisa González Rodríguez, Profesora Titular de
Universidad y Directora del Departamento de Farmacia y
Tecnología Farmacéutica de la Facultad de Farmacia de la
UniversidaddeSevilla,
CERTIFICA:
Que laTesisDoctoralelaboradapor laLicenciadaenFarmacia
Dª Carla Andrea Sánchez Gutiérrez, ha sido dirigida por la Dra.
María Jesús LuceroMuñoz y la Dra.María Victoria RuizMéndez,
habiéndoserealizadoenelDepartamentodeFarmaciayTecnología
Farmacéutica,cumpliendotodaslasnormasvigentes.
Paraqueconste,yapeticióndelainteresada,firmoelpresente
enSevilla,amarzodedosmildiecisiete.
DªMaríaLuisaGonzálezRodríguez
FACULTADDEFARMACIA
DEPARTAMENTODEFARMACIAYTECNOLOGÍAFARMACÉUTICA
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ix
AGRADECIMIENTOS
Quisiera agradecer de todo corazón por el desarrollo de esta
TesisDoctoral
Amis directoras de Tesis laDra.Mª Jesús LuceroMuñoz y la
Dra. Mª Victoria Ruiz Méndez por haber confiado en mi, sus
consejos y sobre todo, porque con ellas he crecido no solo
profesionalmentesinotambiéncomopersona,aportándomecada
unadeellasunosvalores,conloscualesheaprendidoaafrontarlos
obstáculosde lavidayconfiarenquepuedoconseguir todosmis
objetivos.
A laDra.MªRosaJiménez-CastellanosBallesterosporhaberse
involucradoenesta Tesis, por su ayudadurante todaesta etapa,
por escucharme, aconsejarme y darme fuerzas para afrontar los
durosmomentos.
AmiscompañerosdelaboratoriotantodelInstitutodelaGrasa
(CSIC)enespeciala Irene,PabloyArturocomodeldepartamento
deFarmaciayTecnologíaFarmacéuticadelaFacultaddeFarmacia,
en especial a Paloma y César, por escucharme, apoyarme y
compartirrisasyalegrías.
A las empresas Oleícola El Tejar SCA, Gattefossé, Evonic
Industries, Industrial Química y Clariant International por
facilitarmelasmuestraseingredientesnecesariosparaeldesarrollo
delasfórmulasdeestaTesis.
x
Amispadres,porsuapoyoincondicionalentodomomento,por
escucharme y aconsejarmedurante losmomentosmas difíciles y
alegrarsecomonadieconlosmasdulces.Porquemehanenseñado
todos los valores realmente importantes de la vida y me han
demostradocadadíaquejuntossomosmasfuertes.
Por ultimo a Juan, mi compañero de viaje, quien me alegra
todoslosdíasymehaceconfiarenmimismaparaafrontartodos
losobstáculosquesepresenten.Porquesabesacarlomejordemi
ysoylamejorversióndemimismacuandoestoyconél.
Graciasatodos.
xi
ÍNDICE
Agradecimientos ixÍndice xiINTRODUCCIÓNGENERAL 1OBJETIVOS 29CAPÍTULOI 35I.1. INTRODUCCIÓN 37I.2. OBJETIVO 39I.3. MATERIALESYMÉTODOS 39I.3.1. Materiales 39I.3.2. Métodos 40
I.4. RESULTADOSYDISCUSIÓN 42I.4.1. Característicasquímicasdelosaceitedeorujodeoliva 42I.4.2. Caracterizacionesreológicaydetexturadelosaceitesdeorujodeoliva 45
I.5. CONCLUSIONES 50I.6. REFERENCIAS 51
CAPÍTULOII 55II.1. INTRODUCCIÓN 57II.2. OBJETIVO 59II.3. MATERIALESYMÉTODOS 60II.3.1. Materiales 60II.3.2. Métodos 61
II.4. RESULTADOSyDISCUSiÓN 69II.4.1. CaracterizaciónquímicadeOPOCsyOPODsobtenidosporlosprocesosderefinadoquímicoyfísico. 69II.4.2. Caracterizaciónreológica 76II.4.3. Análisisdelosperfilesdetextura(TPA) 83
II.5. CONCLUSIONES 85II.6. REFERENCIAS 87
CAPÍTULOIII 91CAPÍTULOIV 93CONCLUSIÓNFINAL 95ANEXO 99
INTRODUCCIÓN GENERAL
1
INTRODUCCIÓNGENERAL
INTRODUCCIÓN GENERAL
2
INTRODUCCIÓN GENERAL
3
Elolivoysuscomponentes
Losorígenesdelolivoseremontanmuyatrásenlahistoria.Así
se considera un árbol milenario cuyo cultivo se extendió
ampliamente por toda la zonamediterránea, abarcando Europa,
ÁfricayAsiaMenor,adquiriendogranimportanciaparalospueblos
fenicio, romanoyárabe. Laexpansiónde sucultivoaAmérica se
produjoenelsigloXVIgraciasaloscolonizadoresespañoles.
La aceituna, fruto del olivo, se utilizó inicialmente para la
extracción de aceite, sin embargo, existen referencias que datan
del siglo I en las que ya se cita su consumo directo. Ha sido un
alimento importante dentro de la dietamediterránea. De hecho,
fueuncomponentebásicoenelsustentodiariodelosjornalerosde
loscamposandaluzyextremeñodurantelossiglosXIXyXX.
Lapreparaciónaescalaindustrialdelasprimerasaceitunasde
mesaenEspaña,"verdesalestiloespañolosevillano"comenzóa
finalesdelsigloXIXenlaprovinciadeSevilla,enlaslocalidadesde
Dos Hermanas, Alcalá de Guadaíra, Morón de la Frontera y el
Arahal, entre otras (Asociación Española de Exportaciones e
IndustrialesdeAceitunasdeMESA,ASEMESA).
Según el Consejo Oleícola Internacional, España es el primer
país productor de aceitunas de mesa del mundo (1.311.300
toneladasen lacosecha2016-2017aproximadamente), seguidoa
muchadistanciadeotrospaísescomoGrecia(260.000toneladas),
Italia(243.000toneladas),Turquía(177.000toneladas),Marruecos
INTRODUCCIÓN GENERAL
4
(110.000 toneladas) o Túnez (100.000 toneladas). La producción
mediamundial desde la campaña de 2010 asciende a 2.708.900
toneladas, de las cuales 1.275.100 se produjeron en España, es
decir,el62,2%deltotal.
Enlacampaña2016-2017laproducciónnacionaldeaceitunade
mesafuede745.040toneladas(AgenciadeInformaciónyControl
Alimentarios, AICA), alcanzando en Andalucía un total de
590.595,15 toneladas, lo que supone el 79% de la producción
nacional.Enestesentido,Sevillacon451.700toneladas,seguidade
Córdobacon82.660yMálagacon49.939,fueronlasprovinciascon
mayorproducción.
Enlaactualidad,detodoslosprocesosdelolivarydelaceite,el
único residuoqueno seaprovechaes laaceitunano recogida.El
restodesubproductos(hojín,alperujo,alpechín,huesoyorujos)se
reutilizaparaalgúnfin.
El hojín, restos de hojas y ramas finas, se genera como
resultadodelalimpiezadelaaceitunaantesdesuprocesado.Seha
utilizado tradicionalmente para alimentación animal y, más
recientemente, para producir “compost” (abono natural para la
tierra) junto con otros residuos orgánicos. Sin embargo, en una
buena parte de los casos constituye un residuo del que su
productor se tiene que deshacer. Actualmente, se está
promoviendosuusoenplantasdegeneracióneléctricaapartirde
biomasa,sibiensucontenidoenhumedad,entornoal40%supone
INTRODUCCIÓN GENERAL
5
un inconveniente para su uso energético. Su poder calorífico se
encuentraentornoa4.378kcal/kgdemateriaseca(Comas,2012).
Las hojas de olivo se consideran como una materia prima
barata.Históricamente,sehanutilizadocomounremediopopular
paracombatirenfermedades,comolamalaria(Khalilycol.,2014).
Más recientemente, García y col. (2000) demostraron que el
extracto de hoja de olivo tiene la capacidad de bajar la presión
arterialenanimalesyaumentarel flujo sanguíneoen lasarterias
coronarias, aliviar la arrítmia y prevenir espasmos musculares
intestinales. Micol y col. (2005) señalan la actividad antiviral del
extracto obtenido de las hojas del olivo, Bouaziz y col. (2008)
evidencian sus efectos antioxidantes y Furneri y col. (2002) su
actividadantimicrobiana.
Elalperujoesunsubproductode lasalmazarasquesegenera
durantelaextraccióndeaceitedeolivaporelsistemadedosfases.
Sedefinecomotodoaquelloquerestadelaaceitunamolturadasi
se elimina el aceite de oliva (Ministerio de Medio Ambiente y
Medio RuralMarino). Presenta una parte sólida, el orujo, y otra
líquida, el alpechín, las cuales pueden ser separadas para su
aprovechamientoobiensepuedenutilizardirectamente(Nunesy
col., 2016). En el caso del aprovechamiento del alperujo, este
puedeserempleadoenalimentaciónanimal.Otrasalternativas,a
la solución del problema que plantea el alperujo, son su uso en
técnicasdecogeneraciónenergéticaocomofertilizantedesuelos
INTRODUCCIÓN GENERAL
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agrícolas tras su conversiónen “compost”. Lanormativaa laque
está sujeta la producción de alperujo es tanto comunitaria como
nacional(Reglamento834/07yel889/08;RealDecreto824/2005,
de8dejulio;Orden,de20dejuliode2007).Otroaprovechamiento
interesantedelalperujoeslaproduccióndebioplásticos(Cerrone,
2011).Así,porejemplo, lospolihidroxi-alcanoatos (PHAs) seusan
comomaterialpara fabricarenvasesdeproductos farmacéuticos,
para la obtención de microcápsulas o nanocápsulas, o por su
utilidad en ingeniería tisular (Ramos Comerzana y Monteoliva
Sanchez,2000).
Elalpechínsecaracterizaporserunlíquidoacuoso,maloliente,
poco biodegradable y muy contaminante, tanto por su elevada
cargaorgánicacomoporsucontenidograso.Estácompuestoporel
aguadeconstitucióndelaaceituna,elaguaadicionadadelavadoy
unporcentajevariabledesólido.Actualmenteytrassudepuración
se le está dando utilidad como fuente de calor y electricidad
(ComisiónEuropea,CORDIS),comofertilizante(Pozziycol.,2010).
También pude emplearse para obtener levaduras y como
componente en la elaboración de biocombustibles (Grupo Prof.
Jiménez-Sanchidrián).
Elhueso generadoen losprocesosdeobtencióndeaceitede
olivaesuncombustiblemuyadecuadoparausostérmicos,debido
asureducidahumedadyelevadopodercalorífico.Porotraparte,
Fernández-Bolaños y col. (1990) lo proponen como fuente de
INTRODUCCIÓN GENERAL
7
material lignocelulósico. Elhueso, comosubproductodelproceso
deelaboracióndelaceitedeoliva,tambiénpuededestinarseausos
cosméticos,alpoderserempleadoenlaelaboracióndeproductos
exfoliantes destinados a la regeneración celular de la piel por
eliminación de las capas superficiales compuestas por células
muertas.Tambiénsehapropuestosuusoparaeliminarelhierro
delaguausandofiltrosdehuesodeaceituna(Alami,2010).
El orujo es el residuo sólido obtenido durante el proceso de
extracción mecánica del aceite de oliva virgen extra (EVOO, se
corresponde con la denominación en inglés). Esta constituido
principalmente del residuo sólido de la pulpa, la piel y el hueso,
semilla de las aceitunas, el aceite retenido en dichos residuos
sólidos y agua (Alba Mendoza, 1995; Sánchez-Moral y Ruiz-
Méndez,2006).
Rodrigues y col. (2015), realizaron una excelente revisión del
aprovechamiento de estos subproductos para la obtención de
compuestos bioactivos de interés en el cuidado de la piel y
cosméticos.
Conrespectoalaceite,actualmentehaydostiposdeaceitesde
orujo de oliva (OPOC) en el mercado, dependiendo del
procedimientoutilizadoensuextracción,esdecir,centrifugacióno
extracción(Sánchez-MoralyRuiz-Méndez,2006).
Los procedimientos de extracción pueden ser químicos y
mecánicos. El proceso tradicional de extracción del OPOC es
INTRODUCCIÓN GENERAL
8
utilizando hexano, un hidrocarburo ligero derivado del petróleo,
inmiscible con agua. Sin embargo, si los OPOCs se extraen
siguiendo el método tradicional tiene dos inconvenientes
importantes. El primero, que los aceites extraídos tienen una
mayor cantidad de fosfolípidos, ceras y una gran cantidad de
compuestos anómalos, tales como jabones y esteres etílicos. En
segundolugar,esnecesariorealizarunsecadoposteriordelorujoa
muy altas temperaturas, por lo que, debido a estas condiciones
drásticas, los OPOCs obtenidos contienen altas cantidades de
hidrocarburosaromáticospolicíclicosnousuales(León-Camachoy
col.,2003).
Conobjetodepreveniry/oreducirlapresenciadetodosestos
componentes en los OPOCs, Artacho (1994) propuso unmétodo
alternativoalusodelsolvente,elcualtambiénprevieneelsecado
del orujo. Este método alternativo consiste en una segunda
centrifugación, después de la separación inicial de EVOO. La
principalventajaresultantedeestaextracciónmecánicaesqueel
OPOC contiene altas cantidades de compuestos bioactivos y
funcionalesdeenormeinterésfarmacéuticoycosmético.Además,
estosOPOCspresentanmínimascantidadesdePAHsyfosfolípidos,
dadoquenoseusanenelprocesodeproducción,nisolventes,ni
etapadesecadoposterior.
En losúltimosaños, el interésdel aceitedeorujodeolivaha
crecidoenormementedebidoaque,ademásdeposeer todos los
INTRODUCCIÓN GENERAL
9
componentes funcionales del EVOO, contiene una mayor
concentración de algunos componentes bioactivos presentes en
menor cantidad y que poseen interesantes propiedades para la
salud (Pérez-Camino y Cert, 1999). Entre ellos cabe destacar, de
mayoramenorconcentración:
a) Triacilgliceroles.Componenteprincipal(>95%).
b) Ácidosgrasos.Oleico,usadoenformulacionesfarmacéuticas
y cosméticas; y linoleico y linolénico, implicados en procesos
metabólicosde lapiel,promotoresde la formacióndeceramidas
(Rabionet y col., 2014) y de la actividad de las vitaminas A y E
(RabascoyGonzález,2000).
c) Ácidostriterpénicos.Destacandomaslínicoyoleanólicocon
actividades antimicrobiana y antihiperglucémica (Horiuchi y col.,
2007; Sato y col., 2007) y actividades antitumorales y
antiinflamatorias(Márquez-Martínycol.,2006;Bragaycol.,2007;
Martín y col., 2007; Sun y col., 2015). Ya que éstos últimos
compuestos se encuentran en la piel de la aceituna, no se
presentanencantidadesapreciablesenelEVOO(Pérez-Caminoy
Cert,1999).
d) Materiainsaponificable.Estáconstituidapor:
a. Escualeno. Es uno de los mejores emolientes
naturales que posee propiedades antioxidantes debido a su
estructura isopreno (Reddy y Couvreur, 2009) y, además,
incrementa la hidratación de la piel, disminuyendo la pérdida de
INTRODUCCIÓN GENERAL
10
agua(Huangycol.,2009).
b. Alcoholes alifáticos. Impiden la liberación de varios
mediadoresinflamatorios(Fernández-Archeycol.,2009).
c. Esteroles y alcoholes terpénicos, entre ellos el
eritrodiol y el uvaol. Tienen efectos positivos en los procesos
inflamatorios(Márquez-Martínycol.,2006).
Sinembargo,debidoa laaltaacidezdelOPOC,éstenopuede
serutilizadocomotalenel campo farmacéutico.Estaes la razón
por la que tiene que someterse a un proceso de refinado para
eliminarloscomponentesmenoresocompuestosqueafectanala
estabilidad del aceite (De Greyt y Kellens, 2000), intentando al
mismo tiempo que haya las pérdidas más pequeñas de los
compuestosbioactivos(Ruiz-Méndezycol,2013).
Existendostiposderefinado:elquímico(Q)yelfísico(F).enla
actualidad,elprocesoderefinadoquímicoeselmétodocomúnde
refinado de los OPOCs. Se lleva a cabo en varias etapas:
desgomado, neutralización, winterización, decoloración y
desodorización (Antonopoulos y col., 2006). El principal
inconvenientedelrefinadoquímicoeslaetapadeneutralizaciónya
quealsernecesariousarsosacaustica,éstaelimina,ademásdelos
ácidos grasos libres, los compuestos bioactivos, como ácidos
triterpénicos,presentesenelaceite(Servege,1983).
Es por ello que, Ruiz-Méndez y col. (2010) propusieron los
procedimientos de refinado físicos ya que las pérdidas de
INTRODUCCIÓN GENERAL
11
compuestos bioactivos son mínimas. En el refinado físico, los
aceites vegetales pueden ser neutralizados por destilación de
ácidos grasos libres a altas temperaturas, bajas presiones y con
corriente de vapor. Esto permite mantener en el aceite
desodorizado(OPOD)loscompuestosbioactivosdebajavolatilidad
y de ese modo obtener aceite con gran interés farmacéutico y
cosmético. Sin embargo, el refinado físico solo se puede aplicar
despuésdelaextracciónmecánica,debidoaqueelOPOCobtenido
porextracciónquímicatienealtocontenidoenclorofila,fosfátidos,
carotenosyotroscontaminantes,loscualesnosepuedeneliminar
porsimplesmediosfísicos(Amelotti,1987).
Enfermedadesinflamatoriascrónicasdelapiel
Lasenfermedadesinflamatoriascrónicasdelapielconstituyen
un grupo importante de afecciones dermatológicas, siendo de
naturaleza y características muy diferentes. Las que más
prevalencia tienen en la población son: la psoriasis, la dermatitis
atópica, ladermatitisseborreica, laxerosisy ladermatitisalérgica
decontacto.
La psoriasis es una enfermedad común de la piel, crónica,
recidivanteycaracterizadaporlaparticipaciónpredominantedela
piel, lasuñas y las articulaciones (El-Gharabawyy col., 2017). Se
considera una enfermedad inflamatoria crónica, mediada por el
sistema inmunitariode lapiel, sibienestudios recientessobresu
INTRODUCCIÓN GENERAL
12
fisiopatología han desplazado la idea de que la psoriasis es una
"enfermedad de la piel" por la de una "enfermedad sistémica
mediadaporcélulasT" (El-Gharabawyycol.,2017).Presentauna
prevalencia del 0,2-2% dependiendo de la población de origen
(Parisi et al., 2013), aceptándose una serie de factores de riesgo
como:antecedentesfamiliaresyambientales,tabaquismo,estrés,
obesidadyconsumodealcohol(Huertaetal.,2007).Lossíntomas
que presentan varían desde la aparición de pocas escamas
dispersas de color rojo hasta placas en casi toda la superficie
corporal.Elgradodegravedaddependedefactoreshereditariosy
ambientales, y puede empeorar progresivamente con la edad
(Lebwohl, 2003). La psoriasis causa considerable discapacidad
psicosocial y tiene un gran impacto en la calidad de vida de los
pacientes (Feldman y col., 1997; Rapp y col., 1999), asociándose
incluso con enfermedades depresivas, cardiovasculares y una
artritis seronegativa conocida como artritis psoriásica (Griffiths y
Barker, 2007). Por todo ello, el costo es alto tanto para los
pacientes como para los sistemas de salud (Javitz y col., 2002),
haciéndose incluso eco de ello muy recientemente la prensa
(EmergenAndalucía,2016).
INTRODUCCIÓN GENERAL
13
Figura1.-Ejemplodepsoriasis
La dermatitis atópica (DA) (también conocida como eczema
atópico)esunaenfermedadinflamatoriacrónicadelapielquese
caracterizaporpruritointensoylesioneseczematosasrecurrentes
(Levy et al., 2015). Aunque amenudo comienza en la infancia y
afectaa2decada10niños,tambiénesmuyfrecuenteenadultos.
Eslaprincipalcargadesaludnomortalatribuibleaenfermedades
de la piel, ya que inflige una carga psicosocial sustancial en los
pacientesyensusfamiliares,yaumentaelriesgodealergiaa los
alimentos,asma,rinitisalérgica,otrasenfermedadesinflamatorias
inmunitarias y trastornos de salud mental (Weidinger y Novak,
2016). La etiopatogenia de la DA no es del todo conocida
(Engebretsen y col., 2016). Además de factores genéticos, los de
estrés exógenos de la piel pueden comprometer la función de
barrera de la piel y aumentar el riesgo de DA. Por ejemplo, las
condiciones climáticas tales como baja humedad ambiental, baja
temperatura y una reducción de la radiación ultravioleta (UV)
afectannegativamentea labarreracutáneayaumentanel riesgo
INTRODUCCIÓN GENERAL
14
de padecer DA (Thyssen y col., 2015; Engebretsen y col., 2016;
Engebretsen y col., 2017). La DA afecta del 10 al 30% de la
poblaciónpediátricaydel1al3%delapoblaciónadulta.Además,
los pacientes que aparentemente han superado la enfermedad
continúan teniendo ladenominada “pielhiperreactiva sensible” y
puedentenerrecurrenciasdespuésdelargosperiodossinsíntomas
(Garmhausenycol.,2013).
Figura2.-Ejemplodedermatitisatópica
La Xerosis o la piel extremadamente seca es un trastorno
cutáneodealtaprevalenciaen lapoblacióngeneral, incluidos los
pacientesconterapiascontraelcáncer(Valentineetal.,2015).Se
caracteriza clínicamente por una piel áspera, descamativa y
habitualmente pruriginosa. Un estrato córneo sano contiene, en
condicionesnormales,un15-20%deagua.Cuandoestacantidad
esinferioral10%seformanescamasvisiblesylapieladquiereun
aspectoxeróticoodepielseca(BarcoyGiménez-Arnau,2008).Es
por ello que, tradicionalmente, las sustancias humectantes, las
oclusivasylosemolienteshansido,yseguiránsiendo,elpilardelos
INTRODUCCIÓN GENERAL
15
tratamientosmédicosycosméticosparalapielxerótica(Rawlingsy
col., 2008). Thyssen y Elias (2012), en un estudio realizado en
Australia, señalan que la xerosis es dependiente de la latitud del
lugarderesidenciayquelaprevalenciaesmayorenunclimamás
frescoytemplado.Además,ciertasdermatosiscomoladermatitis
atópica cursan con este trastorno, aunque puede presentarse en
individuossanos(BarcoyGiménez-Arnau,2008).Seestimaquela
xerosis,pielextremadamentesecageneralizadaodifusa,afectaal
75%delosindividuosmayoresde75añosyqueeslacausamás
frecuentedeprurito.Estasequedadcutáneaafectaalacalidadde
vida del paciente y, cuando es grave, puede interferir en la
productividadlaboral,enespecialcuandoselocalizaenlasmanos
(Burdette-Taylor,1995).
Figura3.-Ejemplodexerosis
Ladermatitisseborreica(SD)esdenominada“kabaalakuttam”
en la India (Thambyayah y Amuthan, 2015). Se trata de una
enfermedadinflamatoriacrónicayrecidivanteconunaprevalencia
del3al5%,afectandomásahombresadultosqueamujeresyes
INTRODUCCIÓN GENERAL
16
frecuentequesepresentedespuésdelos50añosdeedad(Plewig
y col., 2008; Kawasaki y Kawana, 2014). Su aparición en etapa
infantil es transitoria y, a menudo, se resuelve dentro de los
primeros 3 ó 4meses de vida (Chang y col., 2014). Se distribuye
principalmente de forma simétrica en áreas ricas en glándulas
sebáceas, siendo la cara, las orejas, el cuero cabelludo y la parte
superiordeltronco,lasáreasmáscomúnmenteafectadas(Balighiy
col., 2016). El tratamiento para SD depende demuchos factores
incluyendo la localizaciónenelcuerpo,sibien,sehademostrado
que incluir sustanciasantiinflamatorias tópicas, soneficacesenel
tratamiento (Ramosy col., 2014;Balighi y col., 2016).Así, sehan
utilizado diferentes compuestos antiinflamatorios, antifúngicos y
queratolíticos,sólosoencombinación(Tehraniycol.,2014).
Figura4.-Ejemplodedermatitisseborreica
La dermatitis alérgica de contacto Se encuadra en una
respuestadehipersensibilidaddetiporetardado,queafectaentre
el15yel20%delapoblacióngeneralentodoelmundo(Hondaet
al.,2013;Kostneretal.,2017).
INTRODUCCIÓN GENERAL
17
En consecuencia, aunque todas estas enfermedades
inflamatorias de la piel no son afecciones graves, sí que
comprometenengranmedida lacalidaddevidade lospacientes
duranteaños,creandoademásseriosproblemassocioeconómicos.
Figura5.-Ejemplodedermatitisalérgicadecontacto
INTRODUCCIÓN GENERAL
18
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OBJETIVOS
29
OBJETIVOS
OBJETIVOS
30
OBJETIVOS
31
Laobtencióndenuevas formulacionesdermatológicasparael
tratamiento de las enfermedades inflamatorias de la piel,
constituye un importante reto, dado la repercusión social y
económicaqueestoconlleva.Además,elusodelaceitedeorujode
olivacomomateriaprimaparatal fin, representauna importante
novedadtantoenelcampofarmacéuticocomocosmético.Porello
yteniendoencuentaloantesmencionado,elobjetivodeestaTesis
Doctoralhasido laevaluacióndelaceitedeorujoparasuusoen
formulacionesdermatológicas.Paraello,seprocedióalaobtención
dediferentesaceitesdeorujodeolivapordistintosprocedimientos
deextracciónyrefinación.Acontinuación,fueroncaracterizadosy
comparadosconelfindeseleccionarelmétododeprocesadoque
conlleve las menores pérdidas de compuestos bioactivos.
Posteriormente, se seleccionó comomateria prima el aceite con
mayor contenido en compuestos bioactivos para diseñar y
desarrollarlasformulacionesdermatológicasmásadecuadaparael
estado y tipo de piel en estudio. Además, se realizaron las
caracterizaciones reológicas, los análisis de losperfilesde textura
(TPA)yelestudiodelaliberaciónyladeterminacióndelcontenido
decompuestosbioactivos.Igualmente,sedeterminólaestabilidad
durante 90 días de almacenamiento a distintas temperaturas,
realizándose nuevamente todos los estudios, con la finalidad de
seleccionar las mejores formulaciones para su uso en el
tratamientodeenfermedadesinflamatoriascrónicasdelapiel.
OBJETIVOS
32
Para ello, esta Tesis Doctoral se ha estructurado en cuatro
capítulos conelobjetivode favorecer la comprensióndel trabajo
realizado.
CAPÍTULO I. Caracterización físico-química y reológica de los
aceitesdeorujodeoliva.
Dado que no se encontraron referencias bibliográficas sobre
este tema, se comienza esta Tesis, como no podía ser de otra
forma, con el estudio de las características y el comportamiento
reológico del aceite de orujo de oliva crudo extraído por
procedimientos químicos y mecánicos durante un período de
cosechadeterminado.
CAPÍTULO II. Influencia de los procesos de refinado sobre la
composición cuantitativa de compuestos bioactivos, reología y
textura del aceite de orujo de oliva para formulaciones
dermatológicas.
Enestecapítulose llevaacaboelestudiode la influenciade
tres procesos de refinado, químico, físico clásico y físico por
destilaciónmolecularadiferentestemperaturas,enlacomposición
de los compuestos bioactivos de dos tipos de aceite de orujo de
oliva,unoprocedentedeextracciónquímicayotrodelamecánica.
Laseleccióndelmejormétododerefinadosehizodespuésdeuna
determinaciónanalíticadeloscompuestosbioactivos.Además,se
OBJETIVOS
33
realizaron los análisis reológico y de textura de los aceites
obtenidos,conelfindecaracterizarlosmecánicamenteparausoen
alteracionesdermatológicas.
CAPÍTULOIII.Influenciadelascondicionesdelosprocesosde
refinado físico para el enriquecimiento de los compuestos
bioactivosdelaceitedeorujodeoliva.
En el capítulo anterior se concluyó que el mejor método de
refinado es el físico por destilación molecular; sin embargo, se
observóqueeranecesariomejorar lascondicionesde trabajodel
procesoderefinadopordestilaciónmolecularparareducirlaacidez
yconseguirlasmenorespérdidasdeloscompuestosbioactivos.Por
ello en este capítulo, el aceite de orujo de oliva obtenido por
extracción mecánica se sometió a un proceso de refinado físico
mediantedosprocedimientos:a)destilaciónmolecularenvacíoya
distintas temperaturas (190a265ºC) yb)destilaciónporpelícula
descendente (a escala industrial). Igualmente, la selección del
mejor proceso de refinado se realizó en base a la determinación
analíticadeloscompuestosbioactivosporcromatografíadegases.
Finalmente, lacaracterizaciónreológicayelanálisisdelosperfiles
de textura se estudiaron para la caracterizaciónmecánica de los
aceitesdeorujodeoliva.
OBJETIVOS
34
CAPÍTULOIV.-Aceitedeorujodeoliva.Nuevamateriaprima
paraeldiseñoydesarrollodeformulacionesdermatológicaspara
eltratamientodeenfermedadesinflamatoriascrónicasdelapiel.
En el capítulo anterior se obtuvieron dos aceites de orujo de
oliva, uno por destilación molecular (OPOD MD) y otro por
destilaciónenpelículadescendente(OPODFF),ambosconunaalta
cantidad en compuestos bioactivos. Por ello, el objetivo de este
capítulo fue el diseño y desarrollo de dos formulaciones
dermatológicas(aceitessecosyemulsionesO/A)concadaunode
losaceites,OPODMDyOPODFF. Seguidamente, se compararon
conel findeelegir lasmejoresformulacionesparael tratamiento
deenfermedadesinflamatoriascrónicasdelapiel.
CAPÍTULO I
35
CAPÍTULOI
CARACTERIZACIÓNFÍSICO-QUÍMICAYREOLÓGICADELOS
ACEITESDEORUJODEOLIVA
EuropeanJournalofLipidScienceandTechnology.
2015,117:87-91
C.A.Sánchez-Gutiérrez,M.Casas,M.J.Luceroand
M.V.Ruiz-Méndez
CAPÍTULO I
36
CAPÍTULO I
37
I.1. INTRODUCCIÓN
La caracterización reológica de los aceites es de gran
importancia para poder ampliar su ámbito de aplicación. La
reologíaes la cienciaqueestudia ladeformaciónyel flujode los
materiales y describe la relación entre los parámetros fuerza,
deformaciónytiempo(Barnesycol.,1989).Así,conlosestudiosen
cizallaoscilatoriasepuededeterminarlaregiónviscoelásticalineal
delamuestra,locualesnecesarioparaasegurarlascondicionesno
destructivas de la muestra y, con ello mediante barridos de
frecuencia, poder separar las componentes elástica y viscosa de
estetipodefluidos.Además,realizandolosestudiosreológicosen
cizallarotacionalsepuedenobtenerinformacióndelaviscosidady
del comportamiento de flujo del material. A partir de las
representaciones gráficas de las curvas de flujo o de viscosidad
(esfuerzo de cizalla (Pa) versus velocidad de cizalla (1/s) o
viscosidad(Pa.s)versusvelocidaddecizalla(1/s))sepuedenaplicar
modelosmatemático teóricos que proporcionan parámetros que
identifican el comportamiento reológico de los materiales
(Schramm,1994).
La caracterización reológica de los aceites vegetales es
necesaria para su aplicación en diferentes sectores. Así por
ejemplo,esdedestacar,dentrodelcampodelaBromatología,los
estudiosdelasgrasassólidasydecristalizacióndelaceitedepalma
conrespectoalatemperatura(DeGraefycol.,2008)olaabsorción
CAPÍTULO I
38
de aceite durante el proceso de fritura (Maskan, 2003; Santos y
col.,2004;Kimycol.,2010;).Perotambién,sonimportantespara
usosnoalimenticios,talcomoenbiocombustiblesbiodegradables
(Doll y col., 2008), y en el campo farmacéutico para el diseño,
desarrollo, optimización y control de calidad de nuevas
formulaciones(Jiménez-Kairuzycol.,2002;Chouaibiycol.,2012).
El aceite de oliva es el zumo extraído pormediosmecánicos,
que separan las diferentes partes que conforman su estructura:
sólido (orujo), aceite y agua de vegetación. El aceite obtenido a
partir del residuo sólido, constituido principalmente por pulpa,
cáscara,semillayelolivo,sellamaaceitedeorujodeoliva.Elaceite
de orujo se almacena en grandes tanques, donde su deterioro
aumentaconeltiempodealmacenamiento(RamosHinojosayRuiz
Méndez,2004).
Actualmente,existendostiposdeaceitesdeorujodeolivaenel
mercado, dependiendo del procedimiento utilizado en su
extracción,esdecir, si espor centrifugaciónoporextraccióncon
disolvente (Sánchez-Moral y Ruiz-Méndez, 2006). El interés
generadoporesteaceiteestácreciendogradualmenteporsuvalor
económico y porque contiene todos los compuestos funcionales
presentesenelaceitedeolivavirgen(Rodríguez-Rodríguezycol.,
2009; Valero Muñoz y col., 2014). Algunos de los componentes
menores del aceite de oliva están presentes incluso en
concentraciones más altas en el de orujo, tal es el caso de los
CAPÍTULO I
39
triterpénicos(Pérez-CaminoyCert,1999)conaplicacióndirectaen
sectores tan diversos como el de Alimentación, Cosmética y
Farmacia.
I.2. OBJETIVO
Dadoquenosehanencontradoreferenciasbibliográficassobre
este tipo de caracterización física del aceite de orujo de oliva, el
objetivodeesteCapítulosecentróenlacaracterizaciónquímicay
reológicadel aceitedeorujodeoliva crudo, extraídopormedios
mecánicosyquímicos.
I.3. MATERIALESYMÉTODOS
I.3.1. Materiales
Los aceites de orujo de oliva (OPOC) objeto de estudio se
obtuvieronduranteelperíododecosecha2012/2013:
-5muestrasobtenidasporcentrifugación(febrero,abril,julioy
diciembrede2012ymarzode2013).
-5muestrasobtenidasporextraccióncondisolventes(febrero,
abril,julioydiciembrede2012ymarzode2013).
También se utilizaron los siguientes reactivos y solventes de
calidad analítica: acetona, acetonitrilo de grado HPLC, dietil éter,
etanolehidróxidosódico(PanreacSA,Barcelona,España).
CAPÍTULO I
40
I.3.2. Métodos
I.3.2.1. Caracterizaciónquímica
La acidez y la composición de los triglicéridos (TAG) se
determinaronportriplicadosiguiendolosmétodosdelReglamento
CEENº2568/91(RegulaciónEuropea(EU)Nº1348/2013).
I.3.2.2. Caracterizaciónreológica
Losensayosreológicosserealizaronmedianteunreómetrode
estréscontrolado(AR-2000,TAInstruments,NewCastle,USA)yun
sensorcongeometríaplanade60mmdediámetroysuperficielisa.
La temperatura del ensayo semantuvo constantemediante una
placa Peltier (25±0.1°C). LosOPOC se sometieron a un protocolo
experimental que se inició con el estudio en cizalla oscilatoria
dinámica. En primer lugar, se determinó la región viscoelástica
lineal a través de los barridos de estrés oscilatorio a 1 Hz de
frecuencia y con un porcentaje de tolerancia del 1% y tiempo
máximo de adquisición de datos de 120 s. Así se determinó un
estrésoscilatorio,dentrodelazonaplateau,yelestréscrítico(τc)
porencimadel cual sepierden las condicionesnodestructivas y,
portanto,lamuestrasedeformareológicamente.Acontinuación,
se llevó a cabo un barrido de frecuencia, al esfuerzo oscilatorio
seleccionado,enelrangode0.01a628.3rad.s-1.Elanálisisdelos
resultados sebasóenelperfil de las componenteselástica (G') y
viscosa (G''), también llamadasmódulosdealmacenamientoyde
CAPÍTULO I
41
pérdida,respectivamente.
Por otra parte, se realizaron los ensayos en cizalla rotaciones
para obtener las curvas de flujo y/o de viscosidad y así poder
identificarycuantificarelcomportamientodeflujodelosaceites.
Las curvas se ajustaron a los diferentes modelos teóricos
reológicos, en concreto a los deOstwald-DeWaeleoPower Law
(Ecuación.I.1)yHerschel-Bulkley(Ecuación.I.2)(Schramm,1994).
τ=K.γn EcuaciónI.1
τ=τ0+K.γnEcuaciónI.2
Donde τ es el esfuerzo de cizalla, τ0 representa el esfuerzo
umbralplástico,Kesel índicede consistencia ynesel índicede
flujo (n=1 para los fluidos Newtonianos y n≠1 para fluidos no-
Newtonianos,loscualesseránpseudoplásticossin<1ydilatantessi
n>1).
En todos los ensayos, cada medida se realizó por triplicado,
dandosuvalidezcuandolascurvaseransuperponibles.
I.3.2.3. Análisisdelperfildetextura(TPA)
LaspropiedadesdetexturadelosOPOCsedeterminaronconel
analizador de textura TA.XT2i (StableMicro Systems Ltd., Surrey,
Reino Unido) controlado mediante un software. El protocolo de
trabajocomienzaaplicandounacompresiónuniaxialgeneradapor
unacéluladecargade5kg,conelfindeinsertarunasondacónica
(HDP/SR,StableMicroSystems)enelreceptorcomplementariode
CAPÍTULO I
42
lamismaquecontenía8±0.1gdecadaunodeaceites.Lasondase
colocóaunaalturade17mmy,enelmomentodecontactarconla
muestradentrodelreceptor,penetróaunavelocidadde2mms-1.
Apartirdelasgráficasfuerza-distanciaofuerza-tiempoobtenidas,
sedeterminaronlafirmeza(fuerzamáximarequeridaparaevacuar
el contenido del receptor y que se acoplen las dos parte de la
sonda), cohesividad (área bajo la curva positiva que refleja el
trabajo requerido para deformar el producto durante la
penetracióndelasonda)yadhesividad(áreabajolacurvanegativa
que recoge el trabajo necesario para superar las fuerzas de
atracciónentrelassuperficiedelaceiteydelasonda)(Luceroycol.,
2011).
I.4. RESULTADOSYDISCUSIÓN
I.4.1. Característicasquímicasdelosaceitedeorujodeoliva
Los aceites vegetales están constituidos principalmente por
TAG,enconcentracionesdeprácticamenteel99%.Lacomposición
y distribución de los ácidos grasos en las estructuras de los TAG
influyenenel comportamiento tecnológicode las grasas yde los
aceites. La Tabla I.1 muestra la acidez y la composición de
triglicéridos expresada en el número de carbonos equivalente
(ECN) de los OPOC extraídos por medios tanto mecánicos como
químicos.
Como era de esperar, la acidez aumentó con el tiempo de
CAPÍTULO I
43
almacenamiento (RamosHinojosa y RuizMéndez, 2004), aunque
sorprendentemente, lasmuestrasdel12dediciembremostraron
menoracidezquelasdel13demarzo.
Los OPOC extraídos por disolvente presentaron mayor
proporcióndeTAGdeácidosgrasos insaturados,comoLLL,OLnL,
LOL, PLO y POL (P, palmítico; Po, palmitoleico; S, esteárico; O,
oleico;L,linoleico;Ln,linolénico;yA,araquídico),mientrasquelos
OPOCextraídosporcentrifugaciónmostraronmayorescontenidos
deOOO,siendoelincrementopromediodel6.9%.Sinembargo,de
febreroamarzo,seprodujounaumentogradualdelcontenidode
OOO, siendo el incremento del 9.7% en las muestras de OPOC
extraídaspormediosmecánicosy,aúnmás,enlosOPOCextraídos
condisolvente(13.5%).DeacuerdoconFuentesdeMendozaycol.,
(2013), estas diferencias pueden atribuirse a la madurez de la
aceituna. Sus hallazgos indican diferencias significativas en la
composicióndeácidosgrasosconlamadurezdelosfrutos,conuna
clara tendencia a aumentar la concentración de ácidos grasos
monoinsaturados totales (MUFA) con el índice de madurez y, al
mismo tiempo,una tendenciaa ladisminuciónde los contenidos
enácidosgrasospoliinsaturadostotales(PUFA).
CAPÍTULO I
44
Tabla I.1.- Acidez (% de ácido oléico) y composición de triglicéridos (%, TAG) de las
muestrasdeaceitedeorujodeolivadurantetodoelperíododecosecha2012/2013(P,
palmítico; Po, palmitoleico; S, esteárico; O, oleico; L, linoleico; Ln, linolénico; y A,
araquídico).
OPOC Febrero12 Abril12 Julio12 Diciembre12 Marzo13
Extracciónmecánica
Acidez(%) 2.41 6.33 11.76 2.81 6.08LLL* 0.36 0.42 0.66 0.36 0.46OLnL 0.33 0.30 0.40 0.25 0.28PLnL 0.06 0.14 0.21 0.12 0.12LOL+OLnO 2.80 2.94 2.13 1.86 2.39PLL 1.94 1.91 1.98 1.87 1.84PLnO 0.47 0.47 0.49 0.55 0.47LOL 15.33 15.59 11.97 11.46 13.98PLO 5.31 5.57 5.37 5.01 5.04OOO 43.72 44.00 42.40 45.71 47.97SLO+POO 20.16 19.51 23.52 22.96 18.30POL 2.07 2.00 2.87 2.60 1.64SOO 6.25 6.09 6.49 6.00 6.54SLS+POS 1.19 1.08 1.51 1.24 0.97
Extracciónquímica
Acidez(%) 6.31 11.83 12.49 6.03 20.70LLL 0.74 0.79 0.85 0.69 0.91OLnL 0.33 0.39 0.40 0.41 0.51PLnL 0.10 0.17 0.14 0.02 0.22LOL+OLnO 3.78 3.77 3.20 2.95 2.23PLL 2.17 2.11 2.04 2.02 1.56PLnO 0.48 0.44 0.49 0.50 0.57LOL 15.32 15.54 13.86 12.88 11.15PLO 6.92 6.44 6.09 6.12 4.07OOO 39.55 40.62 41.27 42.00 44.91SLO+POO 21.21 20.41 21.93 22.85 22.97POL 2.62 2.33 2.64 2.87 2.74SOO 5.58 5.82 5.83 5.47 6.62SLS+POS 1.20 1.16 1.27 1.21 1.54
CAPÍTULO I
45
I.4.2. Caracterizaciones reológica y de textura de los aceites
deorujodeoliva
LaFiguraI.1muestralosresultadosobtenidosenelensayode
cizalla oscilatoria de los OPOC. El barrido de esfuerzo oscilatorio
está diseñado para determinar la región viscoelástica lineal en
donde los módulos de almacenamiento (G’) y de pérdida (G’’)
tienen que tener una zona plateau con valores constantes e
independientesdelatensiónoscilatoriaaplicadaalafrecuenciade
1 Hz (Pérez-Camino y Cert, 1999). Después de seleccionar un
esfuerzo oscilatorio de 0.03 Pa en esta región, se realizaron los
consiguientes barridos de frecuencia. En todas los OPOC, las
componentes elásticas (G’) y viscosas (G’’) aumentaron con la
frecuencia aplicada en el rango ensayado, siendo G’’ siempre
superior a G’. Por lo tanto, todos los OPOC fueron fluidos
viscoelásticos con predominio de la componente viscosa. Sin
embargo, hubo una excepción en los OPOC extraídos por
centrifugación. En concreto, la muestra recogida el 12 de julio
presentaunacomponenteelástica(G’),queestabaporencimade
laviscosa(G’’).Estamuestra,además,mostróunpuntodecortede
las curvas (conocido como punto de reticulación), a un valor de
frecuenciade1.909rad/sydeG’=G’’de1.925Pa,apartirdelcual
comenzóelpredominiodeG’’.
CAPÍTULO I
46
FiguraI.1.-.Barridodefrecuenciadelaceitedeorujodeolivacrudoobtenidopor
extracciónmecánica(A)yporextracciónquímica(B).
Acontinuación,losOPOCsesometieronelestudioencizalla
rotacional.Atravésdelascurvasdeviscosidad,viscosidadfrentea
la velocidad de cizalla, se obtuvo información sobre el
comportamientodelflujodelosaceites(FiguraI.2).
0,01000 100,0ang. frequency (rad/s)1,000E-5
1,000E5
G'
(Pa
)
1,000E-5
1,000E5
G'' (P
a)
Feb 2012 Apr 2012 Jul 2012 Dec 2012 Mar 2013
0,01000 100,0ang. frequency (rad/s)1,000E-5
1,000E5
G'
(Pa
)
1,000E-5
1,000E5
G'' (P
a)
CAPÍTULO I
47
FiguraI.2.-Curvasdeviscosidaddelosaceitesdeorujodeolivacrudoobtenidos
porextracciónmecánica(A)yporextracciónquímica(B).
SeobservaquetodoslosOPOC,tantolosobtenidospormedios
mecánicos (Figura I.2A) como por medios químicos (figura I.2B)
mostraronserfluidosnoNewtonianoyconflujopseudoplástico,en
donde laviscosidaddisminuyeconelaumentode lavelocidadde
1,000E-5 10000shear rate (1/s)0,01000
10000
vis
co
sit
y (
Pa
.s)
Feb 2012 Apr 2012 Jul 2012 Dec 2012 Mar 2013
1,000E-5 10000shear rate (1/s)0,01000
10000
vis
co
sit
y (
Pa
.s)
CAPÍTULO I
48
cizallayconsecuentementeelsistemasehacecadavezmásfluido.
Tras aplicar los diferentes modelos teóricos reológicos, el
comportamientodelosdiferentesOPOCpresentóbuenosajustesa
losdePowerLawyHerschel-Bulkley(Schramm,1994),(TablaI.2).
Tabla I.2.- Parámetros reológicos obtenidos para los aceites de orujo de oliva
traselajustealosmodelosteóricos
Ambos tipos de OPOC presentaron valores de n <1,
confirmando así su comportamiento pseudoplástico. La principal
diferencia reológica observada entre los aceites fue que los
obtenidos por extracciónmecánica se ajustaronmejor almodelo
deHerschel-Bulkley,mientras que los extraídos por disolvente lo
hicieronaldePowerLaw.Ambosmodelossonsimilaresyaqueel
primeroesunamodificacióndelsegundo, lo importanteesquea
OPOCParámetrosreológicos
τ0(Pa) K(Pa·s) n SE
Extracciónmecánica
feb-12
ModelodeHerschel-Bulkley
0.014
0.149
0.911
1.317
Apr-12 0.007 0.200 0.884 1.406jul-12 0.064 0.299 0.849 2.197Dec-12 0.009 0.058 0.998 0.865mar-13 0.299 0.212 0.858 2.257
Extracciónquímica ModelodePowerLaw
feb-12 0.118 0.939 2.117Apr-12 0.090 0.954 1.177jul-12 0.113 0.928 1.962Dec-12 0.081 0.977 1.402mar-13 0.151 0.904 1.967
CAPÍTULO I
49
travésdeHerschel-Bulkleysepuededeterminarelesfuerzoumbral
por encima del cual el OPOC comienza a fluir (τ0), indicando el
gradodeplasticidad.
Este parámetro, por consiguiente, sólo se pudo cuantificar en
losOPOCobtenidosporextracciónmecánica.
De los resultadosobtenidosapartirdel índicedeconsistencia
(K), se concluyó que los aceites obtenidos por extracción con
disolvente fueron más uniformes y presentaron valores de
viscosidad más bajos a lo largo del período estudiado que los
aceitesextraídosporcentrifugación.
TablaI.3.-Análisisdelosperfilesdetextura(TPA)delosaceitedeorujodeoliva
crudo
LaTabla I.3muestra los resultadosobtenidosenelanálisisde
losperfilesdetexturadetodoslosOPOC.Lasfuerzasdecohesióny
adhesiónfueron,engeneral,superiorespara losaceitesextraídos
OPOCParámetrosdeTPA
Firmeza(N) Cohesividad(Ns) Adhesividad(Ns)
Extracciónmecánicafeb-12
1.69
0.54
0.29
Abr-12 1.00 0.36 0.15Jul-12 0.33 0.16 0.20Dic-12 2.08 0.55 0.16Mar-13 1.45 0.49 0.21
Extracciónquímica Feb-12 1.50 0.55 0.25Abr-12 0.83 0.29 0.09Jul-12 1.18 0.30 0.17Dic-12 0.93 0.35 0.19Mar-13 0.06 0.08 0.04
CAPÍTULO I
50
porcentrifugación,ademásdeser independientesdelperíodode
recolección.
I.5. CONCLUSIONES
Es laprimera vezque se realizaunestudiode caracterización
reológicaalaceitedeorujodeolivacrudo.Eltipodeextraccióndel
aceite(porcentrifugaciónoporextraccióncondisolventes)mostró
ungranimpactoenelcomportamientoreológico.Ambostiposde
aceites fueron fluidos viscoelásticos, con predominio de la
componente viscosa, y tuvieron un comportamiento de flujo
pseudoplástico. Sin embargo, los aceites extraídos por
centrifugación mostraron un cierto grado de plasticidad
determinada por el mejor ajuste al modelo de Herschel-Bulkley,
mientras que los aceites obtenidos mediante extracción con
disolventes se ajustaron mejor al modelo de Power Law. Por
consiguiente,sepudoconcluirqueelprocesodeextracciónafecta
alaplasticidaddelosaceitesdeorujodeoliva.
Sehademostradoqueelaceitedeorujodeolivaobtenidopor
extracciónmecánicatieneunmayorporcentajedeloscompuestos
bioactivos principales (triacilgliceroles), pero que debido a su
elevada acidez no se puede utilizar como materia prima en el
campofarmacéutico.
CAPÍTULO I
51
I.6. REFERENCIAS
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CAPÍTULO I
52
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CAPÍTULO I
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CAPÍTULO II
55
CAPÍTULOII
INFLUENCIADELOSPROCESOSDEREFINADOSOBRELA
COMPOSICIÓNCUANTITATIVADECOMPUESTOSBIOACTIVOS,
REOLOGÍAYTEXTURADELACEITEDEORUJODEOLIVAPARA
FORMULACIONESDERMATOLÓGICAS
EuropeanJournalofLipidScienceandTechnology.
Inpress,DOI:10.1002/ejlt.201600408
C.A.Sánchez-Gutiérrez,M.VRuiz-Méndez,M.R.Jiménez-
CastellanosBallesterosandM.J.Lucero
CAPÍTULO II
56
CAPÍTULO II
57
II.1. INTRODUCCIÓN
Laaceituna,frutodelolivo,sesometeaprocesosdeextracción
mecánicaconelfindesepararlosdiferentescomponentesquela
constituyen: fruto, residuo sólido (denominado orujo), aceite de
oliva virgen extra (EVOO) y agua vegetal. Desdemuy antiguo, el
EVOOsehausadocomoproductonaturalenformulacionestanto
paraelcuidadodelapielcomoenCosmética(Draelos,2011).Por
elcontrario,elaceitecrudoobtenidodelorujodelaoliva(OPOC)o
bien se descarta o, como mucho, se usa en otros campos
tecnológicos.Sinembargo,en losúltimosaños,el interésdeeste
aceitehacrecidoenormementedebidoaque,ademásdeposeer
todosloscomponentesfuncionalesdelEVOO,contieneunamayor
concentración de algunos compuestos menores (Pérez-Camino y
Cert,1999).
Deentreelloscabedestacar,demayoramenorconcentración:
Ø Triacilglicerolescomocomponenteprincipal(>95%).
Ø Ácidos grasos. El oleico que es usado en formulaciones
farmacéuticas y cosméticas y los ácidos linoléico y linolénico que
influyen en los procesos metabólicos de la piel, promueven la
formacióndeceramidas(Rabionetycol.,2014)ylaactividaddelas
vitaminasAyE(RabascoyGonzález,2000).
Ø Ácidos triterpénicos, en particular el maslínico y el
oleanólico, ya que poseen actividades antitumorales,
antiinflamatoriasybactericidas(Sunycol.,2015).
CAPÍTULO II
58
Ø Materiainsaponificableconstituidaporelescualenoquees
usado como emoliente para mantener la piel suave y, además,
tiene propiedades antioxidantes debido a su estructura isopreno
(Reddy y Couvreur, 2009). Los alcoholes alifáticos reducen la
liberacióndevariosmediadores inflamatorios (Fernández-Archey
col., 2009); y finalmente, los esteroles y alcoholes terpénicos
(eritrodiol y uvaol) con efectos positivos en los procesos
inflamatorios(Márquez-Martínycol.,2006).
Para obtener el aceite de orujo de oliva (OPOC) se usan
procedimientosdeextracciónmecánicosyquímicos.Enelcapítulo
anteriordeestaTesisDoctoral (Sánchez-Gutiérrezycol.,2015)se
demostró que la extracción mecánica proporcionó un mayor
porcentaje de los compuestos principales (triacilgliceroles). Sin
embargo, debido a la alta acidez del OPOC, éste no puede ser
utilizadocomomateriaprimaenelcampofarmacéutico.Estaesla
razón por la que el OPOC tiene que someterse a un proceso
posterior de refinado, intentando almismo tiempo que haya las
mínimaspérdidasdeloscompuestosbioactivos(Ruiz-Méndezycol,
2013).
Existen dos tipos de refinado: químico (Q) y físico (F), ambos
con diferentes etapas. El método más común de refinación del
aceiteesmedianteunareacciónconunasoluciónalcalina,yaque
se neutralizan los ácidos grasos libres (refinado químico). Ruiz-
Méndez y col. (2010) demostraron que, con los procedimientos
CAPÍTULO II
59
físicos,laspérdidasdecompuestosbioactivos(ácidostriterpénicos
enelOPOC)eranmuypequeñas.Enel refinadofísico, losaceites
vegetalespuedenserneutralizadospordestilacióndeácidosgrasos
libres a altas temperaturas, bajas presiones y con corriente de
vapor.Sinembargo,elrefinadofísicosólosepuedeaplicardespués
de la extracción mecánica, debido a que el OPOC obtenido por
extracciónquímicatieneunaltocontenidoenclorofila,fosfátidos,
carotenosyotroscontaminantes,loscualesnosepuedeneliminar
porsimplesmediosfísicos(Amelotti,1987).
II.2. OBJETIVO
EnesteCapítulosehallevadoacaboelestudiodelainfluencia
que tienen tres procesos de refinado distintos (químico, físico
clásicoyfísicopordestilaciónmolecularadiferentestemperaturas)
sobrelacomposicióndeloscompuestosbioactivosdedostiposde
aceitedeorujodeoliva,unoprocedentedeextracciónmecánicay
otradeextracciónquímica. Tras ladeterminaciónanalíticade los
compuestos bioactivos se llevó a cabo la selección del mejor
métododerefinado.Además,serealizaronlosanálisisreológicoy
detexturadelosaceitesobtenidosconelfindesucaracterización
mecánicaparausoenaplicacionesdermatológicas.
CAPÍTULO II
60
II.3. MATERIALESYMÉTODOS
II.3.1. Materiales
Se utilizaron como materias primas tres aceites de orujo de
olivacrudo(OPOC),delacampaña2012-2013(FiguraII.1),ysehan
denominadode la siguientemanera:OPOCC, aceitedeorujode
oliva obtenido por extracción química, y OPOCMA y OPOCMB,
aceitesdeorujodeolivaobtenidosporextracciónmecánica.Para
su refinado, OPOC C y OPOC MA se sometieron a un proceso
químicoobteniendoundesodorizado,OPODCCandOPODMAC,
respectivamente. Por otra parte, OPOC MA y OPOC MB se
sometieronaunprocesoderefinadofísicoclásicoyrefinadofísico
por destilación molecular a diferentes temperaturas,
respectivamente,obteniendoloscorrespondientesdesodorizados,
OPOD MAP y OPOD MBP. Todos los procesos de refinado se
llevaronacaboaescalalaboratorio.
Figura II.1- Procesos de extracción y refinado del aceite de orujo de oliva
obtenidodelorujo.
CAPÍTULO II
61
Se utilizaron los siguientes reactivos y solventes de calidad
analítica: acetona, acetonitrilo (grado HPLC), ácido acético, ácido
fosfórico, ácido sulfúrico, cloroformo, diclorometano, dietil éter,
etanol, etil acetato, fenolftaleína, hexano, hidróxido potásico,
hidróxidosódico,isopropiléter,metanol,metilatosódicoypiridina
(Panreac S.A. Barcelona, España). Hexametil disiloxano, trimetil
clorosilano,ySudán I (Sigma-Aldrich.Alemania).Filtrosdedicalite
(Bélgica)yTonsilsupreme114FF(Süd-Chemie,España).
Los compuestos estándar fueron: ácido betulínico, 5-α-
cholestan-3-ol, lauril araquidato metil heptadecanoato y n-
heicosanol(Sigma-AldrichSA,USA)yescualeno(Merck,Alemania).
II.3.2. Métodos
II.3.2.1. Procesoderefinadoquímico
Estemétododerefinadosellevóacabosiguiendounprotocolo
conlospasosquesedescribenseguidamente:
Desgomado:Sepesó500gdeOPOCC,oensucasoOPOCMA,
en un vaso al que se añadió 0.3% en peso de aceite de ácido
fosfórico. La mezcla se mantuvo en agitación durante 30 min a
25°C,conelfindeprecipitarlosfosfolípidosenelmedioácido.
Neutralización: Sin separar las gomas, se añadió la cantidad
suficiente de NaOH (24° Be), además de un exceso del 10%. La
incorporación se hizo a 40°C incrementando ésta hasta 80°C. La
mezcla se mantuvo en agitación a esta temperatura durante 20
CAPÍTULO II
62
min. Seguidamente los jabones formados se separaron por
centrifugacióna2500rpm.
Winterización:Sinlavar,seañadió5%deNaOH(4°Be)alaceite
neutralizadomanteniendolatemperaturaa5ºCdurante18h.Los
precipitadossesepararonporcentrifugación.
Lavados:Conobjetodeeliminarlastrazasdejabóndisuelto,el
aceitewinterizadose lavótresvecesconagua (10%p/p)durante
10min.Elaguadelavadosedescartó.
Decoloración:Elaceitelavadosesecóalvacío(60Torr)a90°C
durante 15 min. bajo agitación de 125 rpm. Seguidamente se
añadieron1.5%deTonsilSupreme114y0.15%decarbónactivo,
subiendo la temperaturahasta 110°C ymanteniendo la agitación
durante10min.Lamezclaseenfrióbajovacíoysefiltróa50°C.
Desodorización: Los aceites blanqueados se desodorizaron a
220°C durante 3 h bajo vacío (0.5-1 mbar). A continuación, se
filtraron con papel de filtro y se almacenaron a -18°C hasta su
análisis(OPODCCyOPODMAC).
II.3.2.2. Procesoderefinadofísico
II.3.2.2.1. Refinadofísicoclásico
Lospasosdeesteprocesofueronlossiguientes:
Desgomado: 500 g deOPOCMA se pesaron en un vaso y se
añadió 0.5% del peso del aceite de ácido cítrico. La mezcla se
mantuvo durante 10 min. a 80°C bajo agitación, con el fin de
CAPÍTULO II
63
precipitarlosfosfolípidosenelmedioácido.
Lavados:Conel findeeliminar lastrazasde jabóndisuelto,el
aceitedesgomadoselavóoncevecesconagua(10%p/p)durante
10mina80°C.Sedescartóelaguadelavado.
Decoloración: El aceite lavado se secó bajo vacío (60 Torr) a
90°Cdurante 15min con agitación a 125 rpm. Seguidamente, se
añadió1.5%deTonsilSupreme114,0.1%decarbónactivo,1%de
Trysil 300 y 0.1% de Dicalite, subiendo la temperatura 10°C y la
agitaciónsemantuvodurante10min.Posteriormente,lamezclase
filtró.
Desodorización con neutralización: El aceite blanqueado se
desodorizóa250°C(OPODMAP)durante3havacío(0.5-1mbar).
Elgasportador fuevapordeaguaquecirculóaunavelocidadde
6.24ml/h.Una vezdesodorizadoel aceite, se filtró conpapel de
filtroysealmacenóa-18°Chastasuanálisis.
II.3.2.2.2. Refinadopordestilaciónmolecular
Lospasosdeesteprocesofueronlossiguientes:
Decoloración: se siguió el mismo procedimiento que en el
procesoderefinadofísicoclásico.
Destilaciónmolecular:elprocesodedesodorizaciónsellevóa
caboenundispositivoShort-Path(mod.KDL5,UICGmb,Alemania).
Las condiciones operatorias se fijaron como sigue: flujo de
alimentación 1.44 l/h, velocidad de rotación de los rodillos 250
CAPÍTULO II
64
rpm,temperaturadelcondensador50°C,vacíode0.001mbar.Los
aceites desodorizados se obtuvieron a distintas temperaturas:
140°C (OPOD140MBP),165°C (OPOD165MBP),190°C (OPOD190
MBP)y215°C(OPOD215MBP).
FiguraII.2.-DispositivoShort-Path(mod.KDL5)pertenecientealInstitutodela
Grasa.CSIC
II.3.2.3. Determinación analítica de los compuestos
bioactivos
La determinación analítica de los compuestos bioactivos se
realizóenlosaceitesdeorujodeolivacrudos(OPOCC,OPOCMAy
OPOCMB),asícomoenlosaceitesdesodorizadosobtenidosenlos
diferentesprocesosderefinado(OPODCC,OPODMAC,OPODMAP
ydiferentesOPODMBP).
La acidez, la composición de ácidos grasos, el contenido de
ceras, el escualeno y los alquil ésteres se determinaron por los
métodos indicados en la Comunidad Económica Europea (EEC
RegulaciónEuropeaNº2568/91).
CAPÍTULO II
65
El contenidodemateria insaponificable seextrajoycuantificó
despuésdelasaponificacióndelaceiteconKOH/EtOH,siguiendoel
método estándar español (UNE 55004). De estos extractos, los
contenidos y composición de esteroles y alcoholes alifáticos se
midieron de acuerdo a los métodos estándares propuestos (EEC
Regulación Europea Nº 2568/91), usando 5-α-cholestan-3-ol y n-
heneicosanolcomopatronesinternos,respectivamente.
El contenido de ácidos triterpénicos se obtuvo siguiendo el
método propuesto por Pérez-Camino y Cert (1999), consistente
básicamenteenelaislamientode la fracciónde losácidosgrasos
mediante las columnas SPE-NH2, obtención de derivados
silanizadosde los extractos y cuantificaciónpor cromatografíade
gases(Mod.7890A,AgilentTechnologies),usandoácidobetulínico
comoestándarinterno.
II.3.2.4. Caracterizaciónreológica
Losensayosreológicosserealizaronmedianteunreómetrode
estréscontrolado(AR-2000,TAInstruments,NewCastle,USA)yun
sensorcongeometríaplanade60mmdediámetroysuperficielisa.
La temperatura del ensayo semantuvo constantemediante una
placa Peltier (25±0.1°C). Los distintos OPOD se sometieron a un
protocolo experimental que se inició con el estudio en cizalla
oscilatoria dinámica. En primer lugar, se determinó la región
viscoelásticalinealatravésdelosbarridosdeestrésoscilatorioa1
CAPÍTULO II
66
Hzdefrecuenciayconunporcentajedetoleranciadel1%ytiempo
máximo de adquisición de datos de 120 s. Así se determinó un
estrésoscilatorio,dentrodelazonaplateau,yelestréscrítico(tc)
porencimadel cual sepierden las condicionesnodestructivas y,
portanto,lamuestrasedeformareológicamente.Acontinuación,
se llevó a cabo un barrido de frecuencia, al esfuerzo oscilatorio
seleccionado,enelrangode0.01a628.3rad.s-1.Elanálisisdelos
resultados sebasóenelperfil de las componenteselástica (G') y
viscosa (G''), también llamadasmódulosdealmacenamientoyde
pérdida,respectivamente.
Por otra parte, se realizaron los ensayos en cizalla rotaciones
para obtener las curvas de flujo y/o de viscosidad y así poder
identificarycuantificarelcomportamientodeflujodelosaceites.
Entodosloscasos,cadamedidaserealizóportriplicado,dando
suvalidezcuandolascurvaseransuperponibles.
Para analizar los resultados reológicos se usaron diferentes
modelos teóricos que relacionan el estrés de cizalla (τ) con la
velocidaddecizalla(γ)olaviscosidad(η)conlavelocidaddecizalla
(γ). El menor error estándar se usó para la aplicabilidad de los
modelosreológicosteóricos.Ennuestrocaso,seaplicóelmodelo
de Power Law (también llamado método de Ostwald-deWaele)
(EcuaciónII.1).
τ=K.γn EcuaciónII.1
Estemodelorelacionaelestrésdecizalla(τ)conlavelocidadde
CAPÍTULO II
67
cizalla (γ), dondeK y n son los índices de consistencia y de flujo,
respectivamente.Dependiendodelvalorden,sedeterminaronlos
tiposde flujo.Cuandon=1se tratade fluidosNewtonianos,ysi
n≠1 son fluidos no-Newtonianos. Así, si n<1 se trata de flujo
pseudoplástico y plástico (shear-thinning) y si n>1 el flujo es
dilatante(shear-thickening).
II.3.2.5. Análisisdelperfildetextura(TPA)
LanormaISO5492(2010)definelatexturacomo“unatécnica
instrumentalqueestudiaelconjuntodepropiedadesreológicasy
estructurales del producto percibidas por receptoresmecano, de
toqueyenalgunoscasosvisualesyauditivos”.
Actualmente, se considera que la textura es una importante
propiedaddeunproductoyaqueafectaasumanejoydetermina
lavidaútil,asícomolaaceptaciónporpartedelosconsumidores
y/odelospacientes.
Laextensibilidad,entérminospragmáticos,eslafacilidadconla
que un producto puede ser extendido en una capa delgada y
uniformesobreunasuperficie.
La firmeza puede ser medida como la fuerza requerida para
obtenerunadeformacióndada.
Aunquelaextensibilidadestambiénunadeformaciónbajouna
cargaexterna,esunapropiedadmásdinámicaquelafirmeza.Las
medidas de firmeza y capacidad para la extensibilidad están
CAPÍTULO II
68
bastante correlacionadas, pero esta relación no es normalmente
perfecta.
Laspropiedadesde texturade losdiferentesaceites,OPOCsy
OPODs, se determinaron en un analizador de textura TA.XT2i
(Stable Micro Systems Ltd., Surrey, Reino Unido), controlado
mediante un software, y con una sonda cónica (HDP/SR, Stable
MicroSystems)consureceptorcomplementario.Deestamanera
se pudo medir la facilidad con la cual un producto puede ser
aplicadoenuna capadelgada y uniforme. El texturómetro aplicó
unacompresiónuniaxial,conunacéluladecargade5kg,através
delasondaparadeformar8±0.1gdecadaunodelosaceitesque
conteníael receptorde lamisma.Duranteelensayo, la fuerzase
incrementaba hasta el punto de máxima profundidad que es
cuando la sondapenetra completamenteen su receptor.El valor
de la fuerzamáxima(Fmax)setomócomoelvalorde la firmeza.
Cuantomás firmees lamuestramayor seráeláreabajo la curva
positiva,lacualrepresentalacohesividadofuerzasrequeridaspara
realizar el proceso de ruptura de los enlaces generados en el
interiordelosaceites.Porsuparte,laspropiedadesdeadhesividad
delosaceitessedeterminaronduranteelmovimientoderetirada
de la sonda, cuantificándose por el área bajo la curva negativa
(Aname,2016).
CAPÍTULO II
69
II.4. RESULTADOSyDISCUSiÓN
II.4.1. Caracterización química de OPOCs y OPODs obtenidos
porlosprocesosderefinadoquímicoyfísico.
Comosemencionóanteriormente,losOPOCsfueronrefinados
para eliminar los componentes secundarios no deseados de los
aceites,altiempoquesepretendiócausarlasmínimaspérdidasde
loscompuestosbioactivos(Ruiz-Méndezycol.,2013).LaTablaII.1
muestra los resultados de las determinaciones analíticas de los
aceites de orujo crudos obtenidos por las extracciones química
(OPOC C) y mecánica (OPOC MA) y de los aceites de orujo
desodorizados obtenidos por el proceso de refinado químico
(OPOD CC y OPOD MAC). La Tabla II. 2 incluye los resultados
correspondientes para los aceites de orujo obtenidos por
extracción mecánica (OPOC MA y OPOC MB) y para los aceites
desodorizadosobtenidosporelprocesode refinado físico (OPOD
MAPyOPODMBP).
Acidez y ácidos triterpénicos. En relación con la acidez, se
pudieron apreciar dos aspectos importantes. En primer lugar, se
observóqueelaceiteobtenidoporextracciónmecánica(OPOCMA
y OPOCMB) tuvo menor acidez que el obtenido por extracción
química (OPOC C). Por lo tanto, parece ser que el proceso de
centrifugaciónfuemásadecuadoqueelprocesodeextraccióncon
disolvente. Esto se puede atribuir a dos causas: la extracción es
secuencial,por tanto,por centrifugación seobtieneel aceiteque
CAPÍTULO II
70
está suelto en la masa, compuesto en su mayoría por
triacilgliceroles. A continuación el aceite retenido en la masa se
extrae condisolvente.Paraello se requiereun secadopreliminar
bajocondicionesdrásticas,produciendoreaccionesdeoxidacióne
hidrólisis y provocando así el incremento de los ácidos grasos
libres. Por lo que el aceite residual extractado, presenta además
máscompuestosminoritariosydedegradación.
Ensegundolugar,seaprecióquelatemperaturadelprocesode
refinadoinfluyódeformaimportanteenlaacidez.Así,seobservó
que al usar altas temperaturas, como en el caso del refinado
químico (220°C) y el refinado físico clásico (250°C), la acidez
disminuyó considerablemente frente a las temperaturas
seleccionadasenelrefinadopordestilaciónmolecular.
Sin embargo, estas altas temperaturas tuvieron, además, un
impacto significativo en la concentración de compuestos
bioactivos.Así, enel casodel refinadoquímico, los ácidos grasos
libresylosácidostriterpénicosseeliminaronporsaponificaciónyla
acidez se redujo por debajo de <0,1%, pese a que la calidad del
aceite se degradó, debido a la desaparición de los ácidos
triterpénicos.Uncomportamientosimilarseobservóenelcasodel
refinadofísicoclásico(TablaII.2).Porelcontrario,losaceitesquese
sometierona ladestilaciónmolecular tuvieronmenorpérdidade
acidez, pero retuvieron una mayor cantidad de compuestos
bioactivosantiinflamatorios(ácidostriterpénicos)(TablaII.2).
CAPÍTULO II
71
Tabla II.1.-Determinacionesanalíticasde losaceitedeorujocrudosobtenidos
por extracciones química (OPOC C) o mecánica (OPOC MA) y de los aceites
desodorizadosobtenidosporelprocesoderefinadoquímico(OPODCCyOPOD
MAC)
Extracciónmecánicayrefinaciónfísicaclásica
Extracciónmecánicay
refinaciónpordestilaciónmolecular
OPOCMA
OPODMAP OPOCMB OPOD140
MBPOPOD165MBP
OPOD190MBP
OPOD215MBP
Acidez(%) 6.89 0.12 11.76 17.00 6.30 2.75 2.15
Ácidos triterpénicos(mg/Kg) 11141 49 38300 8275 7619 9856 8458
Ácidooleanólico 5027 29 12400 4681 4450 5450 4310
Ácidomaslínico 6114 20 25900 3594 3169 4406 4148
Esteresalquílicos(%) 1.21 0.00 2.67 1.60 0.18 0.03 0.02
Ceras(mg/kg) 1798 2374 4633 7782 8806 8827 8866Fraccióninsaponificable(%) 2.14 0.85 3.57 3.37 3.05 2.80 2.35
Escualeno(mg/kg) 6175 232 4516 2355 2061 310 85
Alcoholes alifáticos(mg/kg) 5263 2220 6595 6546 7690 5465 6954
Esteroles(mg/kg) 3406 2646 3979 3851 4284 4131 4359
• Colesterol(%) 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.20
• Campesterol 3,20 3,18 3.07 4.03 4.67 4.73 4.67
• Estigmasterol 1,29 2,01 1.43 1.39 1.36 1.26 1.25
• Clerosterol 1.42 1.83 1.34 1.50 1.41 1.22 1.95
• β-Sitosterol 88.04 87.47 88.49 87.71 87.90 88.03 86.62
• Sitostenol 2.36 2.34 2.05 2.04 1.90 2.01 2.46
• 5-Avenasterol 0.43 0.33 0.39 0.40 0.19 0.20 0.31• 5,24-Estigmastadienol
2.18 2.02 2.12 2.08 1.75 1.78 2.02
• Δ-7-Estigmastenol
0.46 0.29 0.38 0.45 0.41 0.39 0.39
• Δ-7-Avenasterol 0.37 0.27 0.28 0.17 0.18 0.16 0.15Alcoholestriterpénicos(mg/kg)
582 238 435 838 1221 1298 1393
CAPÍTULO II
72
El hecho de que la acidez no haya disminuido tanto pudo
atribuirse a que no se introdujo una corriente de vapor en el
destiladormolecularparaeliminarlosácidosgrasoslibres.
Tabla II.2.-Determinacionesanalíticasdelosaceitesdeorujocrudosobtenidos
porextracciónmecánica(OPOCMAyOPOCMB)ydelosaceitesdesodorizados
obtenidosporelprocesoderefinadofísico(OPODMAPyOPODMBP).
Extracciónquímicayrefinaciónquímica
Extracciónmecánicayrefinaciónquímica
OPOCC OPODCC OPOCMA OPODMAC
Acidez(%) 20.70 0.08 6,89 0,075
Ácidostriterpénicos(mg/Kg) 5121 11171
Ácidooleanólico 4342 0 5027 0
Ácidomaslínico 779 0 6114 0
Esteresalquílicos(%) 3.69 0.02 1,21 0,42
Ceras(mg/kg) 3510 5172 1798 2348
Fraccióninsaponificable(%) 2.64 2.43 2,14 1,51
Escualeno(mg/kg) 5048 3747 6175 4567
Alcoholesalifáticos(mg/kg) 5784 4744 5263 3081
Esteroles(mg/kg) 5435 3065 3406 2252
• Colesterol(%) 0.24 0.24 0.24 0,24
• Campesterol 3.20 3.54 3,20 2,81
• Estigmasterol 1.23 1.59 1,29 0,86
• Clerosterol 0.94 1.34 1.42 1,79
• β-Sitosterol 87.71 84.48 88.04 88.11
• Sitostenol 1.26 2.17 2.36 2,97
• 5-Avenasterol 3.98 3.60 0.43 0.38
• 5,24-Estigmastadienol 0.83 1.94 2.18 2.06
• Δ-7-Estigmastenol 0.38 0.89 0,46 0,45
• Δ-7-Avenasterol 0.23 0.21 0,37 0,33
Alcoholestriterpénicos(mg/kg) 568 511 582 376
CAPÍTULO II
73
Esteresalquílicos.ComosemuestraenlasTablasII.1yII.2,las
concentraciones de ésteres alquílicos en todos los procesos de
refinadodisminuyeron.Sinembargo,hayqueseñalarqueéstosson
compuestosnobioactivosqueaparecendebidoalafermentación
de lamateria vegetal en los tanques durante el almacenamiento
delaceitedeorujodeoliva(Ruiz-MéndezyRamosHinojosa,2003).
CoincidiendoconloyareseñadoporYuanycol.(2005),elaumento
de la temperatura del proceso de refinado provocó una
disminución de los ésteres de alquilo. Los aceites sometidos a la
destilación molecular mostraron bajas concentraciones de estos
componentes,debidoaquesonvolátilesatemperaturas>165°C.
Ceras. En general, la presencia de ésteres de cadena larga,
comoes el caso de las ceras, en aceites vegetales se utiliza para
determinar la pureza y la clasificación de los distintos grados del
aceitedeoliva(RegulaciónEuropea(EU)Nº1348/2013).Comose
puede apreciar en las Tablas II.1 y II.2, el contenido de ceras
aumentó durante los procesos de refinado químico y físico. De
acuerdo con Tubaileh y col. (2002), esto puede ser debido a
reaccionesdeesterificaciónentreácidosgrasos libres y alcoholes
alifáticos presentes en el aceite a las temperaturas de la
desodorización. Así, cuando esta temperatura aumentó, el
contenidodecerasseincrementó,comoseobservaapartirdelos
aceitesobtenidospordestilaciónmolecular.
Materia insaponificable.Estácompuestapormezclacompleja
CAPÍTULO II
74
desustanciasdistintasdelosglicéridos.Susprincipalescompuestos
bioactivos del aceite de orujo de oliva son: el escualeno, los
esterolesylosalcoholestriterpénicos,eritrodiolyuvaol(Márquez-
Martín y col., 2006). Como semuestra en las Tablas II.1 y II.2, el
porcentajedemateriainsaponificabledisminuyóconelprocesode
refinado.Estopodríaatribuirseprincipalmentealaeliminacióndel
escualenopordestilaciónenladesodorización.Sinembargo,enla
destilaciónmolecular,serecogióunaconcentraciónsignificativade
escualenoenalgunosdestiladosdedesodorización(OPOD140MBP
aOPOD215MBP).Unaposibilidades,comoindicanBondioliycol.
(1993), agregar escualeno a nuestro aceite, enriqueciendo la
concentracióndeestecompuestobioactivo.
LasTablasII.1yII.2informandelasdiferentesconcentraciones
obtenidas de los esteroles característicos del aceite de orujo de
oliva.DeacuerdoconVerleyenycol.(2002),laeliminaciónparcial
de esteroles durante el proceso de refinado depende en gran
medida de las condiciones aplicadas en las diversas etapas del
proceso. Así, con el refinado químico y refinado físico clásico, la
concentración de estos compuestos bioactivos disminuyó (40% y
20%,respectivamente);porelcontrario,aumentó ligeramenteen
la destilación molecular. Un comportamiento similar puede
observarseconlosalcoholestriterpénicos.
Teniendo en cuenta todo lo anteriormente expuesto, los
procesosderefinadofísico,especialmenteladestilaciónmolecular,
CAPÍTULO II
75
contribuyenaunmejorrendimientodeloscompuestosbioactivos
estudiados, los cuales pueden usarse en formulaciones
dermatológicasporsusactividadesterapéuticas.Además,detodos
losaceitesobtenidospordestilaciónmolecular,seeligióOPOD190
MBPpor ser el únicoquemostró simultáneamentebaja acidez y
menor pérdida de compuestos bioactivos. Por ello, se consideró
oportuno comparar los resultados de composición de bioactivos
obtenidosparaOPOD190MBPpordestilaciónmolecularrespectoa
los correspondientes del EVOO, al ser, como ya indicamos, una
materia prima ampliamente utilizada en formulaciones
dermatológicas.
SeapreciaenlaTablaII.3,queaunqueOPOD190MBPmostró
mayor acidez que EVOO, sigue siendo adecuada para su uso
dermofarmacéutico ya que, tras realizar un análisis de varios
aceites cosméticos comercializados (por ejemplo: aceite de
almendras dulces de Marnys® o aceite de almendras dulces de
Acofarma®), se comprobó que la acidez de esos aceites estuvo
entorno al 2%. En definitiva, se confirmó que nuestro aceite de
orujodeoliva,objetodeestudio,conteníamayorescantidadesde
todos loscompuestosbioactivosqueelEVOO,exceptoenelcaso
delescualeno.
CAPÍTULO II
76
Tabla II.3.-Estudiocomparativode lacomposicióndelaceitedeorujodeoliva
obtenido por extracción mecánica y destilación molecular (OPOD190 MBP)
respectoalaceitedeolivavirgenextra(EVOO).
II.4.2. Caracterizaciónreológica
LaFiguraII.3muestralacaracterizaciónreológicadelosaceites
trasextracciónquímicaymecánica(OPOCCyOPOCMA),asícomo
trassu refinadoquímico (OPODCCyOPODMAC).LaFigura II.3A
recoge el barrido de frecuencia oscilatoria para el estudio de la
viscoelasticidad. En todos los casos se observó que G’ y G’’
dependendelafrecuenciaaplicada.Además,existeunpredominio
de la componente viscosa en todos los OPOC y OPOD. Es de
destacar que G’ sólo fue estable a frecuencias inferiores a 5-10
OPOD190MBP EVOO
Acidez(%) 2.75 <0.8
Ácidostriterpénicos(mg/Kg) 9856 90-190
Ácidooleanólico 5450 30-80
Ácidomaslínico 4406 60-110
Esteresalquílicos(%) 0.03 -
Ceras(mg/kg) 8827 <250
Fraccióninsaponificable(%) 2.80 0.4–2
Escualeno(mg/kg) 310 9000
Alcoholesalifáticos(mg/kg) 5465 350
Esteroles(mg/kg) 4131 1500
Alcoholestriterpénicos(mg/kg) 1298 <100
CAPÍTULO II
77
rad.s-1,indicandolapocainfluenciadelacomponenteelásticaenel
comportamiento viscoelástico. Almismo tiempo, se observó una
separación importante entre los perfiles entre G’’ y G’, lo que
corrobora el gran predominio del comportamiento viscoso.
Solamente OPOD CC evidencia poca diferencia entre las dos
componentes (G’’ y G’), que incluso se invirtieron a frecuencias
inferioresa0.1rad.s-1,loqueindicaqueG’tienemayorrepercusión
enlaestructurainternadeesteaceite.
LaFiguraII.3BrecogelascurvasdeflujodeOPOCC,OPOCMA,
OPOD CC y OPOD MAC. Todos los aceites se comportan como
fluidosno-Newtonianosconflujopseudoplásticos(shear-thinning).
Por su parte, la Figura II.4 compara el comportamiento
reológico de los aceites obtenidos por refinadoquímico respecto
de los obtenidos por refinado físico clásico (OPODMAC y OPOD
MAP).Paratodoslosaceites,lacomponenteviscosa(G’’)aumentó
conlafrecuenciaaplicada(FiguraII.4A).Porlotanto,OPODMACy
OPOD MAP fueron fluidos viscoelásticos con predominio de la
componenteviscosa,similaralOPOCMA.Además,seapreciaque
OPOD MAP mostró valores progresivamente más bajos de G’
respectoaOPODMAC.
El comportamiento de fluidez se puede observar en la Figura
II.4B, la cual recoge a través de las curvas de flujo que todos los
aceitessonfluidosno-Newtonianosconflujopseudoplástico.
CAPÍTULO II
78
FiguraII.3.-Caracterizaciónreológicadelosaceitesdeorujodeolivaobtenidos
porextracciónmecánica(OPOCCyOPOCMA)yrefinaciónquímica(OPODCCy
OPODMAC).A)Barridodefrecuenciaoscilatoria.B)Curvasdeflujo.
0,01000 0,1000 1,000 10,00 100,0 1000 10000shear rate (1/s)
0,01000
0,1000
1,000
10,00
100,0
sh
ea
r s
tre
ss
(P
a)
OPOC COPOC MA
OPOD CCOPOD MAC
0,01000 0,1000 1,000 10,00 100,0ang. frequency (rad/s)
1,000E-3
0,01000
0,1000
1,000
10,00
100,0
G'
(Pa
)
1,000E-3
0,01000
0,1000
1,000
10,00
100,0
G'' (P
a)
OPOC COPOC MA
OPOD CCOPOD MAC
CAPÍTULO II
79
FiguraII.4.-Caracterizaciónreológicadelosaceitesdeorujodeolivaobtenidos
por extracción mecánica (OPOC MA) y por refinados químico y físico clásico
(OPODMAC yOPODMAP). A) Barrido de frecuencia oscilatorio. B) Curvas de
flujo.
0,01000 0,1000 1,000 10,00 100,0ang. frequency (rad/s)
1,000E-5
1,000E-4
1,000E-3
0,01000
0,1000
1,000
10,00
100,0
G'
(Pa
)
1,000E-5
1,000E-4
1,000E-3
0,01000
0,1000
1,000
10,00
100,0G
'' (Pa
)
OPOC MA OPOD MAC OPOD MAP
0,01000 0,1000 1,000 10,00 100,0 1000 10000shear rate (1/s)
0,01000
0,1000
1,000
10,00
100,0
sh
ea
r s
tre
ss
(P
a)
OPOC MA OPOD MAC OPOD MAP
CAPÍTULO II
80
La Figura II.5 recoge la comparación en el comportamiento
reológico de los dos procesos de refinado físicos: clásico (OPOD
MAP)ypordestilaciónmolecular(OPODMBP).Denuevo,todoslos
aceitessecomportaroncomofluidosviscoelásticosconpredominio
de la componente viscosa, similar a los aceites de orujo de oliva
crudos. No obstante, se observó que las fracciones sometidas a
temperaturasporencimade145°Cenelprocesoderefinadopor
destilaciónmolecular(OPOD165MBP,OPOD190MBPyOPOD215
MBP)tuvieronvaloresprogresivamentemásbajosdeG’,porloque
perdieronsucapacidadelástica(FiguraII.5A).
De nuevo, todos los aceites estudiados tuvieron un
comportamientodeflujono-Newtonianoypseudoplástico(Figura
II.5B).
Lascurvasdeflujoseajustaronadiferentesmodelosreológicos
teóricos,siendoelmejorajustealmodeloPowerLaw.LaTablaII.4
registra todos los parámetros obtenidos. Los resultados
confirmaron que todos los aceites estudiados se comportaron
comofluidosno-Newtonianosconun flujopseudoplástico (shear-
thinning) al ser n <1. Sin embargo, los valores del índice de flujo
cercanos a 1, indican que se podrían considerar fluidos casi
Newtonianos.
CAPÍTULO II
81
Figura II.5.- Caracterización reológica de los aceites de orujo de oliva
desodorizadosobtenidosporprocesosderefinadofísicoclásico (OPODMAP)y
pordestilaciónmolecular (OPODMBP).A)Barridode frecuenciaoscilatoria.B)
Curvasdeflujo.
0,01000 0,1000 1,000 10,00 100,0ang. frequency (rad/s)
1,000E-5
1,000E-4
1,000E-3
0,01000
0,1000
1,000
10,00
100,0
G'
(Pa
)
1,000E-5
1,000E-4
1,000E-3
0,01000
0,1000
1,000
10,00
100,0
G'' (P
a)
OPOD MAPOPOD140 MBP
OPOD165 MBPOPOD190 MBP
OPOD215 MBP
1,000E-3 0,01000 0,1000 1,000 10,00 100,0 1000 10000shear rate (1/s)
0,01000
0,1000
1,000
10,00
100,0
sh
ea
r s
tre
ss
(P
a)
OPOD MAPOPOD140 MBP
OPOD165 MBPOPOD190 MBP
OPOD215 MBP
CAPÍTULO II
82
TablaII.4.-ParámetrosobtenidosconelmodeloPowerLawparalosaceitesde
orujo de oliva crudo y desodorizados estudiados (K, índice de consistencia; n,
índicedeflujo,SE,errorestándar).
Todoslosvaloresdelíndicedeconsistencia(K)señalaronquela
viscosidad de los aceites estudiados es muy pequeña y que el
procesoderefinadoquímiconoafectóalascaracterísticasdeflujo
(OPOD CC con respecto a OPOC C y OPODMAC con respecto a
OPOCMA).Portantoelprocesodeextraccióneselresponsablede
los resultados obtenidos para OPOD CC y OPOD MAC. Así, la
extracciónmecánicacausóunapérdidadeviscosidad,mientrasque
la extracción química promovió un aumento de la misma. De
acuerdo con Cedeño González y col. (1999) esto podría estar
relacionadoconlaacidezdelosaceites.Así,sepudoapreciarque
OPOCMA,conmenoracidez,mostróunaviscosidadmáspequeña.
K(Pa·s) n SE
Refinaciónquímica
OPOCC 0.151 0.904 1.967
OPODCC 0.158 0.889 2.414
OPOCMA 0.127 0.933 1.367
OPODMAC 0.126 0.940 1.295
Refinaciónfísica
OPOCMA 0.127 0.933 1.367
OPODMAP 0.070 0.986 1.238
OPOCMB 0.298 0.849 2.220
OPOD140MBP 0.211 0.886 2.704
OPOD165MBP 0.186 0.954 3.357
OPOD190MBP 0.227 0.899 4.510
OPOD215MBP 0.257 0.880 4.150
CAPÍTULO II
83
Porelcontrario,OPOCC,aceiteconlamayoracidez(obtenidapor
extraccióncondisolvente),presentólaviscosidadmáselevada.
Enrelaciónconelprocesoderefinadofísicoclásico,OPODMAP
revelamenorviscosidadqueOPOCMA,aunqueambossonfluidos
casi Newtonianos. Además, mientras los valores del índice de
consistencia fueron menores para las muestras obtenidas por
refinadofísicoqueparaelaceitedeorujodeolivacrudo,elproceso
químicoparecenomodificaresteparámetro.
Finalmente, el proceso de refinado por destilación molecular
(OPOD MBP) afectó sólo ligeramente los valores del índice de
consistencia,siendoengeneralmayores.
II.4.3. Análisisdelosperfilesdetextura(TPA)
La determinaciónde los parámetros de textura de los aceites
indicócualeseransuspropiedadesmecánicasysensorialesdurante
lasetapasdemanipulaciónporpartedelconsumidor,porejemplo:
capacidaddeextensibilidad,cohesividadyadhesividad.
Lafirmezaserelacionaconlamáximafuerzapositivarequerida
para alcanzar una deformación dada. La cohesividad y la
adhesividadcorrespondenalasáreasbajolacurvaobtenidaenla
compresiónyextraccióndelasonda,respectivamente.Mientras,la
cohesividadserelacionaconlasfuerzasnecesariaspararomperlos
enlaces físicos/químicos establecidos entre las sustancias que
componencadaaceite,laadhesividadindicalasfuerzasrequeridas
CAPÍTULO II
84
parasepararelaceitedelasparedesdelrecipientequelocontiene.
LosresultadosdeTPA(TablaII.5)indicaronquelosprocesosde
refinado influyen en estos parámetros. Así y tras el proceso de
refinadoquímicoparaobtenerlosaceitesdesodorizados(OPODCC
y OPOD MAC) se obtuvieron valores similares. La comparación
entrelosprocesosderefinadosquímicoyfísicoclásico,OPODMAC
y MAP OPOD, evidenció unos valores más bajos en todos los
parámetros, lo que indicó la mayor influencia del refinado físico
clásico.Enelcasodeladestilaciónmolecularyteniendoencuenta
todas lastemperaturas, loscambiosen losvaloresdetexturason
menosmarcadosqueenelcasodelrefinadofísicoclásico.
Enresumen,OPODCCyOPODMACsecaracterizaronporuna
bajafirmezaycohesividad,loqueindicóquesonfluidosydealta
capacidad de extensibilidad. Al mismo tiempo, tuvieron poca
adhesividadloquepresuponequeseretirarándelapielfácilmente
sinosehaceunbuenmasajesobreellaparaquepenetren.OPOD
MAPpresentalasmismascaracterísticasdetextura.Porsuparte,la
destilación molecular proporciona una batería de OPOD con
característicasóptimasdetexturarespectoalafluidezycapacidad
deextensibilidad,loquedenuevopresuponequeseretirarándela
piel fácilmentesinosehaceunbuenmasajesobreellaparaque
penetren.
CAPÍTULO II
85
Tabla II.5.-Parámetrosobtenidosenelanálisisdelperfildetextura(TPA)de los
aceitesdeorujodeolivacrudosydesodorizadosestudiados.
II.5. CONCLUSIONES
Latemperaturay,engeneral,lascondicionesdetrabajodelos
procesos de refinado tuvieron efectos importantes sobre el
contenidodeloscompuestosbioactivos.Losprocesosderefinado
físico, especialmente ladestilaciónmolecular, contribuyeronaun
mejor rendimiento en estos compuestos. Además, de todos los
aceites obtenidos por destilación molecular, se eligió OPOD190
MBP por ser el único que tuvo simultáneamente baja acidez y
menorpérdidadecompuestosbioactivos.Sinembargo,esteaceite
Firmeza(N)
Cohesividad(N.s)
Adhesividad(N.s)
RefinaciónquímicaOPOCC 0.28 0.22 0.04OPODCC 0.29 0.28 0.07OPOCMA 0.42 0.26 0.05OPODMAC 0.30 0.24 0.04
RefinaciónfísicaOPOCMA 0.42 0.26 0.05OPODMAP 0.17 0.16 0.01OPOCMB 0.71 0.37 0.16OPOD140MBP 0.54 0.34 0.13OPOD165MBP 0.36 0.26 0.07OPOD190MBP 0.43 0.30 0.09OPOD215MBP 0.54 0.32 0.12
CAPÍTULO II
86
mostrómayor acidez que el aceite de oliva virgen extra, aunque
tambiénmayorescantidadesde todos loscompuestosbioactivos,
exceptodelescualeno.
Despuésdelprocesoderefinado,losaceitesdeorujodeolivase
ajustaronmejoralmodeloreológicodePowerLaw.Lapérdidade
plasticidad puede ser justificada debido a la eliminación de los
componentesmenoresduranteelproceso.EnelOPOCsometidoa
refinadopordestilaciónmolecular, laviscosidaddisminuyóconel
aumentode la temperaturadedesodorizaciónycon la reducción
enlacantidaddeácidosgrasoslibres,afectandoasí,alanaturaleza
de las muestras. Los parámetros de firmeza, cohesividad y
adhesividaddelanálisisdelperfildetexturaevidenciaronque,en
general,todoslosOPODstienenaltafluidezyextensibilidad,pero
unabajaadhesividad.
Alavistadelosresultadosobtenidos,sepuedeconcluirquela
destilación molecular fue el mejor proceso de refinado. Sin
embargo,esnecesariomejorarlascondicionesdetrabajoconelfin
de reducir la acidez y lograrmenores pérdidas, si es posible, de
compuestosbioactivos.Portanto,sedebenrealizarotrosestudios
modificandolascondicionesdetrabajodeladestilaciónmolecular
yutilizandootrosnuevosprocesosderefinaciónfísica.
CAPÍTULO II
87
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CAPÍTULO III
91
CAPÍTULOIII
INFLUENCIADELASCONDICIONESDELOSPROCESOSDE
REFINADOFÍSICOPARAELENRIQUECIMIENTODELOS
COMPUESTOSBIOACTIVOSDELACEITEDEORUJODEOLIVA.
CAPÍTULO III
92
CAPÍTULO IV
93
CAPÍTULOIV
ACEITEDEORUJODEOLIVA.UNANUEVAMATERIAPRIMA
PARAELDISEÑOYDESARROLLODEFORMULACIONES
DERMATOLÓGICASPARAELTRATAMIENTODEENFERMEDADES
INFLAMATORIASCRÓNICASDELAPIEL
CAPÍTULO IV
94
CONCLUSIÓN FINAL
95
CONCLUSIÓNFINAL
CONCLUSIÓN FINAL
96
CONCLUSIÓN FINAL
97
Enbaseatodos losestudiosrealizadossepuedeconcluirque,
desde el punto de vista tecnológico, las formulaciones que
contienen losaceitesdeorujodeolivacomobase(obtenidospor
destilación molecular o por destilación en película descendente)
han mostrado resultados in vitro similares. Sin embargo, se
seleccionó el aceite obtenido por destilación en película
descendente,enbaseaque sehademostradoqueposeemayor
cantidaddeloscompuestosbioactivos,loqueimplicaríaunamayor
eficacia terapéutica para el tratamiento de las enfermedades
inflamatoriascrónicasdelapiel.
Seproponen,parafuturosestudiosinvivo,lasformulacionesen
aceiteseco(OOPODFF)yenemulsiónO/A(EOPODFF)quehan
mostrado diferentes perfiles de liberación de los compuestos
bioactivos,conelfindeevaluarsuefectodermatológico.
99
ANEXO
100
101
PHYSICO-CHEMICALANDRHEOLOGICAL
CHARACTERIZATIONOFOLIVE-POMACEOILS
EuropeanJournalofLipidScienceandTechnology.
2015,117:87-91
C.A.Sánchez-Gutiérrez,M.Casas,M.J.Luceroand
M.V.Ruiz-Méndez
102
103
104
105
106
107
108
109
INFLUENCEOFREFININGPROCESSESON
CONTENTOFBIOACTIVECOMPOUNDS,
RHEOLOGY,ANDTEXTUREOFOLIVEPOMACEOIL
FORUSEINTOPICALFORMULATIONS
EuropeanJournalofLipidScienceandTechnology.
Inpress,DOI:10.1002/ejlt.201600408
C.A.Sánchez-Gutiérrez,M.VRuiz-Méndez,M.R.Jiménez-
CastellanosBallesterosandM.J.Lucero
110
111
Influenceofrefiningprocessesoncontentofbioactive
compounds,rheology,andtextureofolivepomaceoilforusein
topicalformulations
C.A.Sánchez-Gutiérreza,b,M.V.Ruiz-Méndezb*,M.R.Jiménez-Castellanosa,*
andM.J.Luceroa,*
aDepartamentodeFarmaciayTecnologíaFarmacéutica.FacultaddeFarmacia.
UniversidaddeSevilla,Spain.
b Institutode laGrasa.ConsejoSuperiorde InvestigacionesCientíficas, Sevilla,
Spain.
E-mail addresses: csanchez17@us.es (C. A. Sánchez-Gutiérrez),
mvruiz@ig.csic.es (M.V. Ruiz-Méndez), mrosa@us.es (M. R. Jiménez-
Castellanos),mjlucero@us.es(M.J.Lucero)
112
ABSTRACT
Retaining the bioactive ingredients of olive pomace oil is a crucial step in
ensuring their functional or pharmaceutical value. To help select the best
method for retaining bioactive compounds in olive pomace oil, three refining
processes, namely, chemical, classical physical, ormolecular distillation, were
compared at different temperatures. For each method, the contents of
triacylglycerols, fatty acids (oleic acid, linoleic and linolenic acids), triterpenic
acids (oleanolic and maslinic acids), and unsaponifiable matter (squalene,
aliphatic,sterolsandterpenic)werestudied.Weobservedthatphysicalrefining
by molecular distillation provided oils with interesting amounts of bioactive
compounds,especiallytriterpenicacids.Oftheseoils,thesamplessubmittedto
atemperatureof190ºCexhibitedagreateralbeitlowaciditycomparedwiththe
other oils obtained by chemical and classical physical refining but exhibited
higher amounts of all bioactive compounds. Conversely, the molecular
distillation refining process had only a slight effect on the values of the
consistency index. The firmness, cohesiveness, and adhesiveness parameters
from texture profile analysis indicated that in general, all deodorizedoils had
highsmoothnessandspreadabilitybutlowadhesiveness.Moleculardistillation
wasconcludedtobethebestrefiningprocess.Nevertheless, it isnecessaryto
improvetheworkingconditionsofthisprocess.
KEYWORDS: Olive pomace oil / Refining processes / Bioactive compounds/
Rheology/Topicalformulations
113
1. INTRODUCTION
Olivesaresubjectedtoamechanicalextractionprocessinordertoseparate
thedifferentpartsthatmakeupthefruitandobtainthepomace(solidresidue),
extra virgin olive oil (EVOO juice), and vegetablewater. EVOOhas beenused
since ancient times as a natural product for skin-care formulations and
cosmetics [1].However,olivepomaceoil (OPOC),obtained frompomace,has
always been discarded or used in other technological fields. Nevertheless, in
recentyears, therehasbeengrowing interest inOPOCdueto itscomposition
because it contains all the functional compounds of EVOO but with a higher
concentration of some minor components [2]. Thus, in decreasing order of
concentration, the bioactive compounds are: a) triacylglycerols as the main
component (>95%); b) fatty acids, such as oleic acid, used in cosmetic and
pharmaceuticalformulation,andlinoleicandlinolenicacids,whichinfluencethe
metabolicprocessesof the skinandpromoteceramide formation [3] and the
activityofvitaminsAandE [4]; c) triterpenicacids, inparticularoleanolicand
maslinicacids,withantitumor,anti-inflammatory,andbactericidalactivities[5];
andd) unsaponifiablematter composedof squalene, used as an emollient to
keepskinsoftandelastic.Additionally, ithasantioxidantpropertiesdueto its
isoprene structure [6]. Aliphatic alcohols suppress the release of various
inflammatory mediators [7]; sterols and terpenic alcohols (erythrodiol and
uvaol)havepositiveeffectsontheinflammatoryprocess[8].
Chemical and mechanical extractions can be used to obtain OPOC. In a
previouspaper[9], itwasdemonstratedthatmechanicalextractionprovidesa
greaterpercentageofthemaincompounds(triacylglycerols).However,dueto
thehighacidityoftheOPOC,itcannotbeusedinpharmaceuticals.Thisiswhy
theOPOCmustbesubjectedtoarefiningprocess,butwithminimumlossesof
bioactivecompounds[10].
There are two refining procedures, chemical (C) or physical (P), with
differentsteps.Thecommonmethodofrefiningoilisbyreactingitwithanalkali
114
solution,whichneutralizesthefreefattyacids(chemicalrefining).Ruiz-Mendez
et al. [11] demonstrated that physical procedures result inminimal losses of
bioactivecompounds,suchastriterpenicacidsinthecaseofOPOC.Inphysical
refining,vegetableoilscanbeneutralizedby free fattyaciddistillationathigh
temperatures,lowpressures,andwithsteamstream.However,physicalrefining
canonlybeappliedaftermechanicalextraction.ThisisbecausetheOPOCfrom
chemicalextractionhasahighcontentofchlorophyll,phosphatides,carotenes,
andotherpollutantsthatcannotberemovedbysimplephysicalmeans[12].
Giventheabove,theaimofthisworkwastostudytheinfluenceofrefining
processes in determining the composition of bioactive compounds for use in
topicalformulations.Forquantitativeevaluationofthecomposition,twotypes
ofOPOCwereselected,obtainedbychemicalormechanicalextraction.These
oils were subjected to various refining processes (chemical refining, classical
physical refining, or physical refining by molecular distillation at different
temperatures). The best refining process was selected on the basis of the
analytical determination of bioactive compounds by gas chromatography.
Finally,rheologicalcharacterizationandtextureprofileanalysisarediscussedas
convenient methods for mechanical characterization of topical olive pomace
oils.
2. MATERIALSANDMETHODS
2.1. Materials
The raw materials used for this paper were OPOC from the 2012-2013
campaign andwere labeled as follows: olive pomace oil (OPOC) obtained by
chemical extraction (OPOC C) and, two OPOCs obtained by mechanical
extraction(OPOCMAandOPOCMB).AllOPOCswererefinedatthelaboratory
scale.Therefore,OPOCCandOPOCMAweresubjectedtoachemicalrefining
process,andtheobtainedproductswerelabeledasOPODCCandOPODMAC,
respectively. On the other hand, OPOC MA and OPOC MB were refined by
115
classical physical refining and physical refining by molecular distillation at
differenttemperatures,andtheobtainedproductswerelabeledasOPODMAP
andOPODMBP,respectively(Fig.1).
Differentreagentsandsolventswereused:hexane,diethylether,isopropyl
ether, ethanol, chloroform, dichloromethane phosphoric acid, methanol,
pyridine, acetone, acetic acid, sulfuric acid, potassium hydroxide, sodium
methylate, sodiumhydroxide,ethylacetate,phenolphthalein,andHPLCgrade
acetonitrile were purchased from Panreac SA (Barcelona, Spain). Trimethyl
chlorosilane,hexamethyldisiloxane,andSudan Iwerepurchased fromSigma-
Aldrich (Darmstadt, Germany). Filter aids were supplied by Dicalite (Gent,
Belgium). Tonsil supreme 114 FF was obtained from Süd-Chemie (Toledo,
Spain).Allreagentsandsolventsusedwereofanalyticalquality.
Asstandardcompounds,5-α-cholestan-3-ol,n-heicosanol,betulinicacid,
lauryl arachidate, and methyl heptadecanoate were purchased from Sigma-
Aldrich SA (S. Louis, USA). Squalene was purchased fromMerck (Darmstadt,
Germany).
2.2. Methods
2.2.1 Chemicalrefiningprocess
Thestepsofthismethodaredescribedbelow:
Degumming: Five hundred gramsofOPOCC orOPOCMAwasweighed
intoavessel,and0.3wt.%oilofphosphoricacidwasadded.Themixturewas
maintainedat25°C for30minunderagitation, toprecipitatephospholipids in
theacidicmedia.
Neutralization: Without separating the gums, the required amount of
NaOH(24°Be)wasadded,accompaniedbyanexcessof10%.Theadditionwas
performed at 40°C and the temperature was then increased to 80°C. The
mixturewasstirredatthistemperaturefor20min.Then,thesoapstockswere
separatedbycentrifugationat2500rpm.
116
Winterization:Without washing, 5% of NaOH (4° Be) was added to the
neutralizedoil,andthemixtureswaskeptat5°Cfor18h.Theprecipitateswere
separatedbycentrifugation.
Washes:Inordertoremovetracesofdissolvedsoap,thewinterizedoilwas
washedthreetimeswithwater(10%w/w)for10min.Thewashingwaterwas
discarded.
Bleaching:Thewashedoilwasdriedunderavacuumof60Torrat90°Cfor
15minwithanagitationof125rpm.Next,1.5%ofTonsilSupreme114%and
0.15%ofactivated carbonwereadded.The temperaturewas raised to110°C
andheldfor10min.Then,themixturewascooledunderavacuumandfiltered
at50°C.
Deodorization:Thebleachedoilsweredeodorizedat220°Cfor3hundera
vacuum of 0.5 to 1mbar. Once deodorized, the oils were filtered with filter
paperandstoredat-18°Cuntilanalysis(OPODCCandOPODMAC).
2.2.2Physicalrefiningprocess
2.2.2.1.Classicalphysicalrefining
Thestepsofthisprocedurewereasfollows:
Degumming:FivehundredgramsofOPOCMAwasweighedintoavessel,
and0.5wt.%oilofcitricacidwasaddedtoit.Themixturewasmaintainedfor10
minat80°Cunderagitation,toprecipitatephospholipidsintheacidicmedia.
Washes: Inorder to remove tracesofdissolved soap, thedegummedoil
waswashedoncewithwater(10%w/w),for10minat80°C.Thewashingwater
wasdiscarded.
Bleaching:Thewashedoilwasdriedunderavacuumof60Torrat90°Cfor
15 min with an agitation of 125 rpm. Then, 1.5% Tonsil Supreme 114, 0.1%
activatedcarbon,1%Trysil300,and0.1%Dicalitewereadded.Thetemperature
wasraisedto110°Candheldfor10min.Then,themixturewasfiltered.
Neutralizing deodorization: The bleached oil was deodorized at 250°C
117
(OPODMAP)for3hunderavacuumof0.5to1mbar.Watervaporwasusedas
the carrier gas at a rate of 6.24mL/h. Once deodorized, the oil was filtered
throughpaperandstoredat-18°Cuntilanalysis.
2.2.2.2Moleculardistillationrefining
Thestepsofthisprocedurewereasfollows:
Bleaching: Thebleaching conditionswere the sameas thoseused in the
classicalphysicalrefiningprocedure.
Molecular distillation: The deodorizationwas performed in a short-path
device(mod.KDL5,UICGmb,Germany).Theoperatingconditionswerefixedas
follows: feed flow of 1.44 l/h, 250 rpm as the rotation speed of the rollers,
condenser temperature of 50°C, and vacuum of 0.001mbar. Deodorized oils
weretakenat140°C(OPOD140MBP),165°C(OPOD165MBP),190°C(OPOD190
MBP),and215°C(OPOD215MBP).
2.3. Analyticalstudy
Analytical determination of bioactive compounds was carried out for
crudeolivepomaceoils (OPOCC,OPOCMA,andOPOCMB)anddeodorized
oilsobtainedindifferentrefiningprocess(OPODCC,OPODMAC,OPODMAP,
anddifferentOPODMBP).
Theacidity,fattyacidcomposition,waxcontent,andsqualeneandalkyl
esterswere determined by themethods outlined in the European Economic
Community[13].
The unsaponifiable matter was extracted and quantified after
saponification of the oils with KOH/EtOH, following the Spanish standard
method[14].Fromtheseextracts,thecontentofsterolsandaliphaticalcohols
wasdeterminedaccordingtheproposedstandardmethods[13],byusing5-α-
cholestan-3-olandn-heneicosanolasinternalstandards,respectively.
The triterpenic acid content was determined following the method
118
proposedbyPérez-CaminoandCert[2],whichconsistsoftheisolationofthe
fatty acid fraction by SPE-NH2 columns, silylation of the extracts, and
quantification by gas chromatography (Mod. 7890A, Agilent Technologies),
usingbetulinicacidasaninternalstandard.
2.4. Rheologicalcharacterization
Multi-step flow curve measurements were run using a controlled stress
rheometer(AR-2000,TAInstruments,NewCastle,USA)andaplanegeometryof
60-mm diameter with a smooth surface. A constant temperature was
maintained with a Peltier plate (25±0.1°C). The experimental protocol began
withadynamicoscillatory study todetermine the linearviscoelastic regionof
oilsthroughstresssweepsatafrequencyof1Hz,apercentagetoleranceof1%,
andmaximum point time of 120 s. Then, an appropriate value of stresswas
selected in order to comply with non-destructive conditions. After this, a
frequencysweepwascarriedout intherangefrom0.01rad/sto628.3rad/s.
Theanalysisofresultsisbasedonthestorage(G')andloss(G'')moduli,which
are related to theelastic and viscous components, respectively.On theother
hand, flow and viscosity curveswere determinedby a rotational shear assay.
Each measurement was made in triplicate and was deemed valid when the
curvesweresuperimposable.
Differenttheoreticalmodelscanbeusedtoanalyzetherheologicalresults
totestperformanceintermsofshearstress(τ)andshearrate(γ)orviscosity(η)
and shear rate (γ). The lowest standard error was applied to the theoretical
rheological models. In our paper, the power law model (also well-known as
Ostwald-deWaelemodel)wasusedEq.(1).
τ=K.γn (1)
Thismodelrelatestheshearstress(τ)withtheshearrate(γ),whereKand
119
naretheconsistencyindexandfluidindex,respectively.Dependingonthevalue
ofn,thefluidtypescanbedetermined.Fluidswithn=1areNewtonianfluids
and those with n≠1 are non-Newtonian fluids. The flow behavior can be
determineddepending on then value. Thus, n < 1 indicates pseudoplastic or
plasticflow(shear-thinning)andn>1indicatesdilatantflow(shear-thickening).
2.5Textureprofileanalysis(TPA)
ThetextureisdefinedbyISO5492[15]as:aninstrumentaltechniquethat
studiesthesetofrheologicalpropertiesandstructureofaperceivedproductby
the mechano-receptors, touch receptors, and in some cases, by visuals and
auditoryinformation.
Actually,textureisanimportantattributeofanyproduct,whichaffectsits
processingandhandling,anddeterminesitsusefullifeaswellasacceptanceby
users/patients.
Spreadability, in practical terms, is the easewithwhich a product can be
spread in a thin, even layer on a surface. The firmness or hardness can be
measuredbytheforcerequiredtoobtainagivendeformationortheamountof
deformationbyagivenforce.
Althoughextensibility isalsoadeformationunderanexternal load, it isa
moredynamicpropertythanfirmnessorhardness.Measurementsoffirmness
andspreadabilitytendtobehighlycorrelated,butthisrelationshipisusuallynot
perfect.
TexturalpropertiesofthedifferentOPOCsandOPODsweredeterminedby
uniaxialcompressionwithaloadcellof5kg.AtextureanalyzerTA.XT2i(Stable
MicroSystemsLtd.,Surrey,UK)wasusedandcontrolledbysoftware.Aconical
probe (HDP/SR, Stable Micro Systems) was inserted in the complementary
conical sample holder containing 8 ± 0.1 g of different oils. This probe is an
accessorythatmeasurestheeasewithwhichaproductcanbeappliedinathin,
even layer.Duringthetest, the forcewas increasedto thepointofmaximum
120
depthastheconeenteredthevessel.Thevalueofpeakforce(maximumforce)
was taken as the firmness to the specified depth. Firmer samples showed a
larger positive area, representing the total amount of force (cohesiveness)
requiredtoperformthebreakingprocess.Bothvalueswereusedtoquantifythe
spreadability of samples; however, one of the twomeasurements often gave
more relevant information than the other. The adhesive properties of the
product(adhesiveness),whicharequantifiedbythenegativezoneofthecurve,
werecharacterizedduringthereturnmovementoftheprobe[16].
3. RESULTSANDDISCUSSION
3.1. Chemical characterization of OPOCs and OPODs obtained by refining
processes.
As mentioned before, OPOCs were refined to remove unwanted minor
components from oils, while causing minimal losses of bioactive compounds
[10].Table1showstheresultsofanalyticaldeterminationsofcrudepomaceoil
obtained by: chemical (OPOC C) andmechanical (OPOCMA) extractions, and
deodorizedoilobtainedbythechemicalrefiningprocess(OPODCCandOPOD
MAC). Table 2 includes the corresponding results for oils obtained by
mechanicalextraction(OPOCMAandOPOCMB),anddeodorizedoilsobtained
byphysicalrefiningprocesses(OPODMAPandOPODMBP).
Acidity and triterpenic acids. In relation to the acidity, it is possible to
appreciate two important aspects. First, it is noted that the oil obtained by
mechanical extraction (OPOC MA and OPOC MB) has less acidity than that
obtained by chemical extraction (OPOC C). Therefore, it seems that the
centrifugationprocessismoresuitablethanthesolventextractionprocess.This
property is observed because the chemical extraction process requires
preliminarydryingunderdrasticconditions,producingoxidationandhydrolysis
reactionsandthuscausingtheincreaseoffreefattyacids.
Conversely it is observed that the temperature of the refining process
121
greatly influences the acidity. Thus, it was observed that using high
temperatures,as inthecaseofchemical(220ºC)andclassicalphysical(250ºC)
refining, acidity greatly decreases against the selected temperatures in
molecular distillation. However, these high temperatures have a significant
impactontheconcentrationofbioactivecompounds.
Inthecaseofchemicalrefining,freefattyacidsandtriterpenicacidswere
removedbysaponification.Theaciditywasreducedbelow<0.1%;however,the
oilqualitywasdegradedfromahealthpointofviewbecausetriterpenicacids
had been removed. Similar behavior can be observed in the case of classical
physicalrefining(Table2).Incontrast,theaciditywaslessreducedbymolecular
distillation, but a higher amount of anti-inflammatory bioactive compounds
(triterpenicacids)wereobtained(Table2).Thismajoraciditycouldbeattributed
tothefactthatasteamstreamwasnotintroducedinthemoleculardistillerto
removefreefattyacids.
Alkylesters.AsshowninTable1and2,loweramountsofalkylesterswere
obtained in all processes of refining. These non-bioactive compounds appear
due to fermentation of vegetable matter during olive pomace oil storage in
ponds[17].ConsistentwithYuanetal.[18],anincreaseintemperaturecausesa
decrease of alkyl esters, as observed in the oils after molecular distillation,
becausethesecompoundsarevolatileattemperatures>165°C.
Waxes.Ingeneral,thepresenceoflong-chainestersaswaxesinvegetable
oil is used to determine the purity and classification of the various grades of
olive oil [13]. The wax content increases during the chemical and physical
refining processes (Tables 1 and 2). This suggests esterification reactions
between free fatty acids and aliphatic alcohols present in the oil at
deodorization temperatures, as reported by Tubaileh et al. [19]. Thus, when
deodorization temperature increased, thewaxcontent increased,asobserved
fromtheoilsobtainedbymoleculardistillation.
Unsaponifiable matter. This is composed of a complex mixture of
122
compounds other than glycerides. The major bioactive compounds in olive
pomace oil are squalene, sterols, and the triterpenic alcohols erythrodiol and
uvaol[8].AsdisplayedinTable1and2,thepercentageofunsaponifiablematter
decreased with refining. This could be attributed mainly to the removal of
squalene in the refining processes. However, in molecular distillation, a
significant amount of squalene was collected in deodorization distillates
(OPOD140MBPtoOPOD215MBP).Thissqualene,asindicatedbyBondiolietal.
[20], can be added to our oil, enriching the concentration of this bioactive
compound.
Tables1and2reportthedifferentsterolscharacteristicoftheolivepomace
oil.InagreementwithVerleyenetal.[21],thepartialremovalofsterolsduring
the refining process depends largely on the conditions applied in the various
stages of the process. Thus, with chemical and classical physical refining, the
amountofthesebioactivecompoundsdecreased(40%and20%,respectively);
in contrast, the amount of these sterols increased slightly in the molecular
distillation.Similarbehaviorcanbeobservedwithtriterpenicalcohols.
Considering all of the above, the physical refining processes, especially
moleculardistillation,contributetobetterperformanceintermsofthebioactive
compounds studied, which can be used in topical formulations for their
therapeutical activities. Furthermore, of all the oils obtained by molecular
distillation,OPOD190MBPwaschosentobetheonlyonethatsimultaneously
showslowacidityandlesslossofbioactivecompounds.
In summary, the results obtained for OPOD190 MBP by molecular
distillation were considered appropriate to compare with respect to EVOO,
whichisarawmaterialwidelyusedintopicalformulations(Table3).Itisnoted
that OPOD190 MBP showed greater acidity than EVOO, although still low;
however,weconfirmedthatourolivepomaceoilexhibitedhigheramountsof
allbioactivecompounds,exceptforsqualene.
123
3.2. Rheologicalcharacterization
Fig.2showstherheologicalbehaviorinchemicalandmechanicalextraction
(OPOCCandOPOCMA),andchemicalrefining(OPODCCandOPODMAC).Fig.
2A presents the oscillatory frequency sweep for the measurement of
viscoelasticity. Inall cases, itwasobserved that theviscoelasticityof fluids,G’
and G'', is dependent on the applied frequency. Moreover, there is a
predominance of the viscous component in all OPOC as OPOD. G’ was only
stable at frequencies less than 5-10 rad.s-1, indicating little influence of the
elasticcomponentintheviscoelasticbehavior.Atthesametime,animportant
gapwasobserved in theprofilesbetweenG’’ andG',which corroborates the
impactofviscousbehavior.OnlyOPODCCshowslittledifferencebetweenthe
twocomponents(G’’andG’),whichwereevenreversedatfrequenciesbelow
0.1rad/s,indicatingthatG’hasgreaterimpactontheinternalstructureofthis
oil.
Fig. 2B shows the flow curves ofOPOCC,OPOCMA,OPODCC, andOPOD
MAC.Alloilsbehaveaspseudoplasticorshear-thinningfluids.
Fig. 3 compares the rheological behavior in chemical and classical physical
refining(OPODMACandOPODMAP).Foralloils,theviscouscomponent(G'')
increasedwiththeappliedfrequency(Fig.3A).Therefore,OPODMACandOPOD
MAPwere viscoelastic fluidswith apredominanceof the viscous component,
similar to OPOC MA. Furthermore, it was observed that OPOD MAP had
progressivelylowervaluesoftheelasticcomponent(G'),incontrastwithOPOD
MAC.
TheflowbehaviorcanbeobservedinFig.3B,whichshowsthatalloilswere
non-Newtonianfluidswithpseudoplasticbehavior.
Fig. 4 compares the rheological behavior of the two physical refining
processes, classical physical (OPOD MAP) and molecular distillation (OPOD
MBP).Again,alloilswereviscoelasticfluidswithapredominanceoftheviscous
component, similar to rawolivepomaceoils.Nonetheless, it is observed that
124
the fractions subjected to temperatures above 145°C in the molecular
distillationrefiningprocess(OPOD165MBP,OPOD190MBPandOPOD215MBP)
hadprogressivelylowervaluesofG',andlosttheirelasticproperty(Fig.4A).
TheflowbehaviorcanbeobservedinFig.4B.Again,alloftheoilsstudied
exhibitedpseudoplasticflowbehavior.
Theflowcurveswereadjustedtodifferentrheologicaltheoreticalmodels.
Thebest fitwasobtainedwith thepower lawmodel.Table4 registersall the
parametersobtained.The results confirm thatall oils studiedbehaveasNon-
Newtonian fluids with pseudoplastic or shear-thinning behavior (n <1).
Nevertheless, the flow index values close to 1 denote that theywere almost
Newtonianfluids.
Theconsistencyindex(K)values indicatethattheviscositywassmall inall
instances. Moreover, the chemical refining process did not affect the flow
characteristics(OPODCCwithrespecttoOPOCCandOPODMACwithrespect
toOPOCMA).Nonetheless,becauseOPODCCandOPODMACdidnotdifferin
the refining process, the extraction process is responsible for the results
obtained.Thus,mechanicalextractioncausedalossofviscosity,whilechemical
extraction promoted an increase of it. This could be related with the acidity
content.ItisimportanttomentionthatOPOCMAwithloweracidityresultedin
adecreaseinviscosity.TheoppositeoccuredinOPOCC,thesamplewithhigher
acidity (obtainedby solventextraction), increasing theviscosityof the sample
[22].
The classical physical refining (OPOD MAP) displayed less viscosity than
OPOCMA, althoughboth are almostNewtonian fluids. The consistency index
valueswere lower for the physically refined samples than for the crudeolive
pomaceoil,whilethechemicalprocessseemedtonotmodifythisparameter.
Ontheotherhand,themoleculardistillationrefiningprocess(OPODMBP)
slightlyaffectedthevaluesoftheconsistencyindex.
125
3.3. Textureprofileanalysis(TPA)
Determining the texture parameters of the oils can indicate their
mechanical and sensory properties during situations of use, for example,
spreadability,adhesiveness,andcohesiveness.
Thefirmnessisrelatedwiththemaximumpositiveforcerequiredtoattaina
given deformation. Cohesiveness and adhesiveness correspond to the areas
under the curve obtained in the compression and withdrawal of the probe,
respectively. Cohesiveness indicates the force to break the physical/chemical
bonds established between the substances composing each oil. In contrast,
adhesivenessindicatestheforcerequiredtoseparatetheoilfromthewallsof
thecontainingrecipient.
The resultsof TPA (Table5) indicate that the refiningprocesses influence
these parameters. Thus, the chemical refining process shows that the
deodorized oils (OPOD CC and OPOD MAC) present similar values. If the
chemicalandclassicalphysicalrefiningprocessesarecompared,OPODMACand
MAP OPOD show the lowest values of all parameters, indicating greater
influence of classical physical refining than chemical refining. In the case of
moleculardistillationandtaking intoaccountall temperatures,changes in the
texturevaluesarelessmarkedthaninclassicalphysicalrefining.
In summary,OPODCCandOPODMACarecharacterizedby low firmness
andcohesiveness,whichindicatethattheyaresoftandhavehighspreadability.
Atthesametime,theyhavelittleadhesivenessandwillthusformathinfilmon
theskin.OPODMAPpresentsthesamecharacteristicsoftexture.
Molecular distillation provides a battery of OPOD with optimal texture
characteristics of softness and spreadability, which allow the formation of a
moreadhesivefilmontheskin.
4. CONCLUSIONS
Temperature and, in general, the working conditions of the refining
126
processeshave importanteffectsonthecontentofbioactivecompounds.The
physicalrefiningprocesses,especiallymoleculardistillation,contributetobetter
performance in these compounds. Furthermore, of all of theoils obtainedby
molecular distillation, OPOD190 MBP was chosen to be the only one that
simultaneously showed low acidity and less loss of bioactive compounds.
However, this oil showed higher acidity than extra virgin olive oil but higher
amountsofallbioactivecompounds,exceptsqualene.
Aftertherefiningprocess,theolivepomaceoilsshowedthebestfit tothe
powerlawrheologicalmodel,possiblyduetotheremovalofminorcomponents
intheprocess. IntheOPOCsubjectedtorefining,theviscositydecreasedwith
an increase in thedeodorizationtemperatureandreduction in theamountof
free fatty acids, thus also affecting the nature of the samples. The firmness,
cohesiveness, and adhesiveness parameters from texture profile analysis
showedthat,ingeneral,allOPODshavehighsmoothnessandspreadabilitybut
lowadhesiveness.
In view of the achieved results, it can be concluded that molecular
distillationisthebestrefiningprocess.Nevertheless,itisnecessarytoimprove
theworking conditions in order to reduce acidity and achieve lower losses, if
possible, of bioactive compounds. Therefore, other studies need to be
performedby changing theworking conditionsof themoleculardistillation in
additiontoapplyingotherphysicalrefiningprocesses.
ACKNOWLEDGMENTS
The authors are grateful to Oleícola El Tejar, SCA for managing all the
samplesrequiredforthedevelopmentofthisworkandtoIrenePérezdelaRosa
fortechnicalassistance.
127
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130
TABLES
Table1.-Analyticaldeterminationsofcrudeolivepomaceoilobtainedby
chemical(OPOCC)andmechanical(OPOCMA)extractionsanddeodorized
oilobtainedbychemicalrefiningprocess(OPODCCandOPODMAC).
Averagevaluen=3±SD
Chemicalextractionandchemicalrefining
Mechanicalextractionandchemicalrefining
OPOCC OPODCC OPOCMA OPODMAC
Acidity(%) 20.70±0.14 0.08±0.01 6,89±0.02 0,075±0,01
Triterpenicacids(mg/Kg) 5121±130 11171±263
Oleanolicacid 4342±78 0 5027±142 0
Maslinicacid 779±52 0 6114±121 0
Alkylesters(%) 3.69 0.02 1,21 0,42
Waxes(mg/kg) 3510±78 5172±173 1798±58 2348±18
Unsaponifiablematter(%) 2.64±0.18 2.43±0.05 2,14±0.08 1,51±0,08
Squalene(mg/kg) 5048±96 3747±9 6175±121 4567±12
Aliphaticalcohols(mg/kg) 5784±81 4744±7 5263±234 3081±96
Sterols(mg/kg) 5435±158 3065±269 3406±87 2252±58
Cholesterol(%) 0.24±0.01 0.24±0.04 0.24±0.03 0,24±0,03
Campesterol 3.20±0.02 3.54±0.04 3,20±0.22 2,81±0,16
Stigmasterol 1.23±0.07 1.59±0.18 1,29±0.10 0,86±0.06
Clerosterol 0.94±0.01 1.34±0.05 1.42±0.23 1,79±0.26
β-Sitosterol 87.71±0.31 84.48±0.03 88.04±0.48 88.11±0.018
Sitostenol 1.26±0.13 2.17±0.28 2.36±0.22 2,97±0.21
5-Avenasterol 3.98±0.16 3.60±0.13 0.43±0.06 0.38±0.12
5,24-Estigmastadienol 0.83±0.17 1.94±0.37 2.18±0.02 2.06±0.12
Δ-7-Stigmastenol 0.38±0.04 0.89±0.11 0,46±0.01 0,45±0.15
Δ-7-Avenasterol 0.23±0.02 0.21±0.04 0,37±0.04 0,33±0.05
Triterpenicalcohols(mg/kg) 568±4 511±4 582±48 376±29
131
Table2.-Analyticaldeterminationsofcrudeolivepomaceoilobtainedby
mechanicalextraction(OPOCMAandOPOCMB)anddeodorizedoils
obtainedbyphysicalrefiningprocess(OPODMAPandOPODMBP).
Averagevaluen=3±SD
MechanicalextractionandClassicalphysical
refining
Mechanicalextractionandmoleculardistillationrefining
OPOCMA OPOD
MAP OPOCMB OPOD140MBP
OPOD165MBP
OPOD190MBP
OPOD215MBP
Acidity(%) 6,89±0.02 0,12±0.0 11.76±0.0 17.00±0.06 6.30±0.02 2.75±0.01 2.15±0.09
Triterpenicacids(mg/Kg) 11141±26 49±0.9 38300±1 8275±257 7619±180 9856±357 8458±567
Oleanolicacid 5027±142 29±0.6 12400±67 4681±82 4450±141 5450±128 4310±167
Maslinicacid 6114±121 20±0.3 25900±56 3594±135 3169±39 4406±229 4148±400
Alkyl esters(%)
1.21 0.00 2.67 1.60 0.18 0.03 0.02
Waxes(mg/kg)
1798±58 2374±12 4633±78 7782±202 8806±106 8827±78 8866±80
Unsaponifiablematter(%)
2,14±0.08 0,85±0.0 3.57±0,25 3.37±0,05 3.05±0,16 2.80±0,15 2.35±0,14
Squalene(mg/kg)
6175±121 232±12 4516±107 2355±126 2061±81 310±56 85±8
Aliphaticalcohols(mg/kg)
5263±234 2220±98 6595±567 6546±319 7690±115 5465±282 6954±366
Sterols(mg/kg)
3406±87 2646±29 3979±453 3851±90 4284±54 4131±31 4359±180
Cholesterol(%) 0.24±0.03 0.24±0.0 0.24±0.05 0.24±0.02 0.24±0,02 0.24±0,03 0.20±0,08
Campesterol 3,20±0.22 3,18±0.1 3.07±0.09 4.03±0.21 4.67±0,05 4.73±0,08 4.67±0,41
Stigmasterol 1,29±0.10 2,01±0.1 1.43±0.18 1.39±0.06 1.36±0,02 1.26±0,10 1.25±0,52
Clerosterol 1.42±0.23 1.83±0.0 1.34±0.11 1.50±0.12 1.41±0.12 1.22±0.41 1.95±0.03
β-Sitosterol 88.04±0.48 87.47±0. 88.49±0.3 87.71±0.4 87.90±0.0 88.03±0.0 86.62±0.0
Sitostenol 2.36±0.22 2.34±0.1 2.05±0.21 2.04±0.03 1.90±0.09 2.01±0.08 2.46±0.22
5-Avenasterol 0.43±0.06 0.33±0.0 0.39±0.04 0.40±0.04 0.19±0.07 0.20±0.08 0.31±0.015,24-Estigmastadienol 2.18±0.02 2.02±0.0 2.12±0.02 2.08±0.07 1.75±0.09 1.78±0.09 2.02±0.04
Δ-7-stigmastenol 0,46±0.01 0,29±0.0 0.38±0.01 0.45±0.03 0.41±0,05 0.39±0,00 0.39±0,00
Δ-7-Avenasterol 0,37±0.04 0,27±0.0 0.28±0.03 0.17±0.01 0.18±0,02 0.16±0,00 0.15±0,02
Triterpenicalcohols(mg/kg)
582±48 238±38 435±131 838±2 1221±24 1298±53 1393±214
132
Table3.-Comparativestudyofthecompositionofolivepomaceoilobtained
bymechanicalextractionandmoleculardistillation(OPOD190MBP)respect
toextravirginoliveoil(EVOO).
OPOD190MBP EVOO
Acidity(%) 2.75 <0.8
Triterpenicacids(mg/Kg) 9856 90-190
Oleanolicacid 5450 30-80
Maslinicacid 4406 60-110
Alkylesters(%) 0.03 -
Waxes(mg/kg) 8827 <250
Unsaponifiablematter(%) 2.80 0.4-2
Squalene(mg/kg) 310 9000
Aliphaticalcohols(mg/kg) 5465 350
Sterols(mg/kg) 4131 1500
riterpenicalcohols(mg/kg) 1298 <100
133
Table4.-ParametersobtainedwiththePowerLawmodelforcrudeand
deodorizedolivepomaceoilsstudied.
(K,consistencyindex;n,flowindex,SE,standarderror)
K(Pa·s) n SEChemicalrefiningOPOCC 0.151 0.904 1.967OPODCC 0.158 0.889 2.414OPOCMA 0.127 0.933 1.367OPODMAC 0.126 0.940 1.295PhysicalrefiningOPOCMA 0.127 0.933 1.367OPODMAP 0.070 0.986 1.238OPOCMB 0.298 0.849 2.220OPOD140MBP 0.211 0.886 2.704OPOD165MBP 0.186 0.954 3.357OPOD190MBP 0.227 0.899 4.510OPOD215MBP 0.257 0.880 4.150
134
Table5.-ParametersobtainedinTextureprofileanalysisofcrudeand
deodorizedolivepomaceoilsstudied.
Firmness(N)
Cohesiveness(N.s)
Adhesiveness(N.s)
Chemicalrefining
OPOCC 0.28 0.22 0.04
OPODCC 0.29 0.28 0.07
OPOCMA 0.42 0.26 0.05
OPODMAC 0.30 0.24 0.04
Physicalrefining
OPOCMA 0.42 0.26 0.05
OPODMAP 0.17 0.16 0.01
OPOCMB 0.71 0.37 0.16OPOD140MBP
0.54 0.34 0.13
OPOD165MBP 0.36 0.26 0.07
OPOD190MBP 0.43 0.30 0.09
OPOD215MBP 0.54 0.32 0.12
135
FIGURES
Figure1.Extractionandrefiningprocessesofolivepomaceoilfrompomace.
136
Figure2.Rheologicalcharacterizationofolivepomaceoilsobtainedbychemical
(OPOCC)andmechanical(OPOCMA)extractionandbychemicalrefining(OPOD
CCandOPODMAC).A)OscillatoryfrequencysweepsB)Flowcurves.
0,01000 0,1000 1,000 10,00 100,0 1000 10000shear rate (1/s)
0,01000
0,1000
1,000
10,00
100,0
sh
ea
r s
tre
ss
(P
a)
OPOC COPOC MA
OPOD CCOPOD MAC
A
B
0,01000 0,1000 1,000 10,00 100,0ang. frequency (rad/s)
1,000E-3
0,01000
0,1000
1,000
10,00
100,0
G'
(Pa
)
1,000E-3
0,01000
0,1000
1,000
10,00
100,0
G'' (P
a)
OPOC COPOC MA
OPOD CCOPOD MAC
A
137
Figure 3. Rheological characterization of olive pomace oils obtained by
mechanicalextraction(OPOCMA)andbychemicalandphysicalrefining(OPOD
MACandOPODMAP).A)OscillatoryfrequencysweepsB)Flowcurves.
0,01000 0,1000 1,000 10,00 100,0ang. frequency (rad/s)
1,000E-5
1,000E-4
1,000E-3
0,01000
0,1000
1,000
10,00
100,0
G'
(Pa
)
1,000E-5
1,000E-4
1,000E-3
0,01000
0,1000
1,000
10,00
100,0
G'' (P
a)
OPOC MA OPOD MAC OPOD MAP
A
0,01000 0,1000 1,000 10,00 100,0 1000 10000shear rate (1/s)
0,01000
0,1000
1,000
10,00
100,0
sh
ea
r s
tre
ss
(P
a)
OPOC MA OPOD MAC OPOD MAP
B
138
Figure4.Rheologicalcharacterizationofdeodorizedolivepomaceoilsobtained
by classical physical (OPOD MAP) and molecular distillation (OPOD MBP)
refining.A)OscillatoryfrequencysweepsB)Flowcurves.
0,01000 0,1000 1,000 10,00 100,0ang. frequency (rad/s)
1,000E-5
1,000E-4
1,000E-3
0,01000
0,1000
1,000
10,00
100,0
G'
(Pa
)
1,000E-5
1,000E-4
1,000E-3
0,01000
0,1000
1,000
10,00
100,0
G'' (P
a)
OPOD MAPOPOD140 MBP
OPOD165 MBPOPOD190 MBP
OPOD215 MBP
1,000E-3 0,01000 0,1000 1,000 10,00 100,0 1000 10000shear rate (1/s)
0,01000
0,1000
1,000
10,00
100,0
sh
ea
r s
tre
ss
(P
a)
OPOD MAPOPOD140 MBP
OPOD165 MBPOPOD190 MBP
OPOD215 MBP
A
B
139
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